ICRH天線發(fā)射端與等離子體相互作用研究.pdf

1、離子回旋共振加熱（ICRH）是托卡馬克中一種重要的輔助加熱方式，它能有效加熱等離子體中的離子成分，同時也能夠控制等離子體的環(huán)向轉(zhuǎn)動和改善等離子體約束。開展ICRH加熱天線研究對于實現(xiàn)聚變點火條件和等離子體高性能運行具有重要的意義。本文研究了ICRH天線對等離子體加熱過程中，其發(fā)射端與等離子體相互作用過程的耦合效率問題，并計算了法拉第屏上的電磁力分布。
　　首先，利用動力學方程和麥克斯韋方程研究托卡馬克等離子體的色散關系，以及在托卡

2、馬克等離子體中心離子溫度達到1.5keV（此時等離子體中離子與電子的碰撞頻率很?。┖碗x子分布為麥克斯韋分布時，離子回旋阻尼與天線發(fā)射譜的關系；其次，采用等離子體分層模型和W.K.B近似方法，推導出離子回旋波在托卡馬克等離子體的表面功率反射系數(shù)、吸收衰減與離子回旋共振加熱（ICRH）天線發(fā)射譜n/的關系，數(shù)值模擬了先進超導托卡馬克（EAST）工作在兩種典型的磁場強度下，不同天線發(fā)射譜n/對快波少數(shù)離子加熱的效果；再次，用時域有限差分法（F

3、DTD）計算托卡馬克等離子體運行在圓截面位形和D截面位形（此位形有利于實現(xiàn)等離子體的更好約束）下，等離子體破裂和等離子體發(fā)生垂直位移事件時，法拉第屏上的電磁力分布。模擬結果表明當其它實驗參數(shù)一定時， ICRH天線發(fā)射合適的發(fā)射譜n/（如當托卡馬克的中心磁場強度為B0=3.50T時，/n可選擇13-16之間）能提高天線與等離子體的耦合效率，增強少數(shù)離子加熱的效果。在離子回旋共振加熱天線前端法拉第屏上電磁力較大的地方，對其進行加固，有利于天