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，反過來，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率。本文還基于EAST上觀測(cè)到魚骨模的平衡，研究了中性束注入產(chǎn)生的高能量離子與魚骨模的相互作用。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)魚骨模達(dá)到飽和階段時(shí)，魚骨模的頻率會(huì)發(fā)生向下

4、啁啾，且該過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)于魚骨模頻率與增長率對(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