托卡馬克等離子體準(zhǔn)線性輸運(yùn)理論研究.pdf

1、湍流引起的反常輸運(yùn)是托卡馬克等離子體中的一個(gè)重要課題，它會(huì)影響等離子體的密度剖面、溫度剖面和轉(zhuǎn)動(dòng)剖面，從而影響托卡馬克的約束性能?；诶钭儞Q擾動(dòng)方法，回旋動(dòng)理學(xué)的Vlasov方程可以寫(xiě)成Fokker-Planck方程的形式，可以用來(lái)系統(tǒng)地計(jì)算湍流擾動(dòng)引起的準(zhǔn)線性粒子流、能量流及平行動(dòng)量流。本文基于李變換擾動(dòng)方法，分別計(jì)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(yùn)。
　　第一個(gè)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(yùn)。在空間均勻的情況下，離子回旋頻段的射頻波會(huì)引起徑向粒子流、能量流及平行動(dòng)量流，對(duì)應(yīng)引起粒子、能量和平行動(dòng)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(dòng)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(dòng)的再分配流。若射頻波有很強(qiáng)的非對(duì)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(duì)輸運(yùn)的影響幾乎可以忽略。
　　第二個(gè)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(yùn)。我們指出準(zhǔn)線性輸運(yùn)流中存在由背景磁場(chǎng)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(lái)處理磁漂移共振?；谶@個(gè)近似，采用李變換擾動(dòng)方法計(jì)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(jì)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(lái)嚴(yán)格處理磁漂移共振，并數(shù)值研究了輸運(yùn)系數(shù)和輸運(yùn)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(duì)徑向粒子流和熱流有貢獻(xiàn)。在強(qiáng)平行流和流剪切的情況下，熱流的方向會(huì)變?yōu)閺较虺铩Ｃ芏忍荻群蜏囟忍荻纫矔?huì)貢獻(xiàn)平行粘滯的徑向分量，這一點(diǎn)與“Grad-B model