同步輻射與隨機磁漲落對逃逸電子影響的理論研究.pdf

1、磁約束聚變是將來有望解決人類能源問題的重要途徑之一，其中托卡馬克裝置是目前研究最多、同時最有希望實現(xiàn)磁約束聚變的裝置。然而，托卡馬克等離子體破裂幾乎是不可避免的災(zāi)難性事件。等離子體破裂的危害之一是產(chǎn)生大量的高能逃逸電子，如果不加控制，這些高能的逃逸電子最終將打到裝置第一壁上，對裝置安全運行造成嚴重威脅，因此，對逃逸電子的產(chǎn)生過程進行深入的理論研究，找到切實可行的緩解方案具有重要的意義。
　　電子能否逃逸取決于其速度空間結(jié)構(gòu)，當電子

2、速度超過熱速度時，碰撞摩擦力隨電子速度的增加而減小，此時如果電子受到的電場加速力能夠克服摩擦阻力就可以被持續(xù)加速而發(fā)生逃逸。在電磁場中，電子的同步輻射隨電子速度的增加而增強，所以逃逸電子能量還會受到同步輻射的限制，從而不能無限加速。此外，逃逸電子運動軌跡受到坐標空間的制約，其輸運特性決定著逃逸電子的“存活”時間，而磁漲落是影響逃逸電子輸運的重要機制。因此，我們重點研究了同步輻射與隨機磁漲落對逃逸電子產(chǎn)生過程的影響。
　　等離子體的

3、統(tǒng)計描述方法是解決等離子體相關(guān)問題的有力工具，根據(jù)逃逸電子產(chǎn)生的子過程的不同特征時間尺度，我們應(yīng)用時間尺度分離的方法求解了包含同步輻射與隨機磁漲落的回旋動理學(xué)相對論性?？?普朗克方程。研究發(fā)現(xiàn)，一個電子能否最終發(fā)生逃逸與其加速率和擴散速率緊密相關(guān)。只有電子的加速率快于其擴散率時電子才能發(fā)生逃逸。由加速率與擴散率的平衡我們得到了逃逸電子被維持的電場，該電場值是隨機磁漲落水平的正相關(guān)函數(shù)。在給定的磁漲落水平下，實際電場值小于該維持電場時所有

4、初始產(chǎn)生的快電子都將因加速率小于擴散率而損失，從而沒有逃逸電子的產(chǎn)生；只有實際電場值高于該維持電場值時才會有有限的電子成為逃逸電子。同時發(fā)現(xiàn)電子的最小逃逸動量對磁漲落的變化極其敏感，能量極限受磁漲落的影響不大。另外，要發(fā)生逃逸電子的雪崩增長，逃逸電子僅僅被維持是不夠的，電子需要
　　從電場中獲得更大的加速力。與僅考慮同步輻射的情況相比，同時考慮同步輻射及磁漲落對逃逸電子雪崩過程的影響后發(fā)現(xiàn)，雪崩閾值電場進一步提高，逃逸增長率隨著磁