托卡馬克等離子體中射頻波的動理學模擬研究.pdf

1、聚變等離子體中的電流驅動和輔助加熱對于環(huán)形磁約束裝置的持續(xù)運行非常重要。射頻波(包括低混雜波(LH)，離子伯恩斯坦波(IBW)，快波(FW)以及離子回旋波(ICW)等）作為一種經濟高效的電流驅動和輔助加熱手段，被認為是未來磁約束聚變電站不可或缺的一部分。目前射頻波裝置已經在各大實驗裝置上展現出了優(yōu)異的性能，然而隨著實驗裝置的密度逐漸提高，射頻波特別是低混雜波的電流驅動效率出現巨大的下降。理論研究猜測邊界區(qū)域的非線性過程可能是驅動失敗的主

2、要原因。目前的計算機模擬程序主要集中在使用線性或準線性模型來計算射頻波的傳播和吸收，研究非線性問題的能力十分有限。為研究其中的非線性物理過程，我們在VirtEx平臺上開發(fā)了一套使用全動理學離子描述，回旋動理學電子描述的電磁模塊。該模塊使用一般的曲線坐標系，適用于環(huán)位形聚變等離子體的模擬。通過進行單粒子運動測試，場方程測試，我們對模塊的正確性進行了細致的檢驗。在射頻波模塊的初步應用方面，我們驗證了低混雜波和離子伯恩斯坦波在冷等離子體近似下