EAST托卡馬克中高能量粒子與磁流體波相互作用模擬研究.pdf

1、在磁約束聚變等離子體輔助加熱和發(fā)生聚變反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)有大量高能量粒子產(chǎn)生，這些高能量粒子會(huì)激發(fā)起一些磁流體波，比如阿爾芬本征模和高能量粒子模，反過(guò)來(lái)，這些磁流體波的存在又會(huì)造成高能量粒子的損失，從而降低加熱效率。因此，高能量離子對(duì)磁流體波的激發(fā)及它們之間的相互作用是磁約束聚變等離子體中非常重要的問(wèn)題。
　　本論文用動(dòng)理學(xué)-磁流體混合程序MEGA模擬研究了EAST托卡馬克中高能量粒子與阿爾芬本征模和高能量離子與魚(yú)骨模之間的相互作用。

2、基于EAST上中性束注入加熱的真實(shí)等離子體平衡位型，本文研究了由中性束注入產(chǎn)生的高能量離子激發(fā)的環(huán)向阿爾芬本征模。我們把動(dòng)理學(xué)-磁流體混合程序MEGA與M3D-K的模擬結(jié)果做了詳細(xì)對(duì)比，結(jié)果表明，在EAST的中性束注入的高能量離子參數(shù)范圍內(nèi)，兩個(gè)程序計(jì)算結(jié)果符合的很好。由于EAST上中性束注入產(chǎn)生的離子速度較低，所以主要為|v‖|≈VA0/3的高能量離子與環(huán)向阿爾芬本征模發(fā)生相互作用，且模擬發(fā)現(xiàn)反電流方向的高能量離子激發(fā)起的環(huán)向阿爾芬本

3、征模的增長(zhǎng)率要小于通電流方向的高能量離子激發(fā)的環(huán)向阿爾芬本征模的增長(zhǎng)率。本文還基于EAST上觀測(cè)到魚(yú)骨模的平衡，研究了中性束注入產(chǎn)生的高能量離子與魚(yú)骨模的相互作用。早期的理論分析一般考慮單一的通行或單一的俘獲高能量粒子效應(yīng)。本文中高能量離子分布用慢化分布來(lái)描述，其中包含了通行和俘獲兩種高能量離子。模擬結(jié)果表明，在魚(yú)骨模的線性激發(fā)階段，通行和俘獲高能量離子都是非常重要的。非線性的模擬結(jié)果表明，當(dāng)魚(yú)骨模達(dá)到飽和階段時(shí)，魚(yú)骨模的頻率會(huì)發(fā)生向下

4、啁啾，且該過(guò)程還伴隨著垂直方向高能量離子壓強(qiáng)的展平。模擬還發(fā)現(xiàn)，在模的飽和階段與魚(yú)骨模發(fā)生相互作用的離子主要為俘獲離子，且俘獲離子的共振位置隨著模的演化在徑向會(huì)向外移動(dòng)。模擬計(jì)算出的魚(yú)骨模的飽和幅度與EAST實(shí)驗(yàn)測(cè)量一致。本文還做了一些關(guān)于魚(yú)骨模頻率與增長(zhǎng)率對(duì)高能量離子參數(shù)的掃描工作，模擬結(jié)果與前人的工作都符合的較好。
　　本文關(guān)于兩程序的對(duì)比工作為以后兩程序在EAST上開(kāi)展更深入的研究提供了保障，高能量離子與磁流體波之間相互作用