托卡馬克等離子體準(zhǔn)線性輸運理論研究.pdf

1、湍流引起的反常輸運是托卡馬克等離子體中的一個重要課題，它會影響等離子體的密度剖面、溫度剖面和轉(zhuǎn)動剖面，從而影響托卡馬克的約束性能?；诶钭儞Q擾動方法，回旋動理學(xué)的Vlasov方程可以寫成Fokker-Planck方程的形式，可以用來系統(tǒng)地計算湍流擾動引起的準(zhǔn)線性粒子流、能量流及平行動量流。本文基于李變換擾動方法，分別計算了離子回旋頻段的射頻波以及離子溫度梯度模引起的準(zhǔn)線性輸運。
　　第一個工作中，我們研究了平板位型下離子回旋頻段的

2、射頻波引起的準(zhǔn)線性輸運。在空間均勻的情況下，離子回旋頻段的射頻波會引起徑向粒子流、能量流及平行動量流，對應(yīng)引起粒子、能量和平行動量在徑向方向的再分配。這種再分配流與平衡分布函數(shù)的速度空間不均勻性有關(guān)。在空間非均勻情況下，徑向流包括兩部分的貢獻(xiàn):一部分是位型空間不均勻性驅(qū)動的，比如密度梯度和溫度梯度，另一部分是速度空間不均勻性驅(qū)動的再分配流。若射頻波有很強的非對稱的極向波譜，則再分配流占主導(dǎo)地位。我們還研究了平衡平行流的影響，發(fā)現(xiàn)平衡平行

3、流對輸運的影響幾乎可以忽略。
　　第二個工作中，我們考慮環(huán)位型中帶平衡平行流的等離子體，研究了離子與離子溫度梯度模的磁漂移共振而導(dǎo)致的準(zhǔn)線性輸運。我們指出準(zhǔn)線性輸運流中存在由背景磁場的彎曲導(dǎo)致的pinch速度，這一速度與離子溫度梯度模引起的粒子位型空間偏移和速度空間偏移的關(guān)聯(lián)有關(guān)。我們首先采用“Grad-B model”近似來處理磁漂移共振?；谶@個近似，采用李變換擾動方法計算得到的徑向粒子流和徑向熱流的表達(dá)式與以前采用湍流均分理

4、論計算得到的表達(dá)式很相近。平行流和流剪切并不貢獻(xiàn)徑向粒子流和徑向熱流，相應(yīng)地，平行粘滯的徑向分量也不包含密度梯度和溫度梯度的貢獻(xiàn)。
　　我們提出一種方法來嚴(yán)格處理磁漂移共振，并數(shù)值研究了輸運系數(shù)和輸運流與宏觀參數(shù)的依賴關(guān)系。我們發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)格處理磁漂移共振后，平衡平行流和流剪切對徑向粒子流和熱流有貢獻(xiàn)。在強平行流和流剪切的情況下，熱流的方向會變?yōu)閺较虺?。密度梯度和溫度梯度也會貢獻(xiàn)平行粘滯的徑向分量，這一點與“Grad-B model