快電子激發(fā)比壓阿爾芬本征模的回旋動理學模擬.pdf

1、可控磁約束核聚變的目的是解決現(xiàn)在以及很長一段時間的能源問題。聚變能具有清潔、原材料豐富的優(yōu)點，可以說是未來能源的重要組成部分。而托卡馬克，被認為是實現(xiàn)可控核聚變最有可能的途徑之一。在托克馬克中，阿爾芬不穩(wěn)定性可能會引起快粒子的損失，損失的粒子會撞到第一壁造成破壞，直接關(guān)系到聚變能的產(chǎn)出和安全問題。因此理解托卡馬克中阿爾芬波的物理顯得非常重要。
　　在本篇論文的研究工作中，進一步的發(fā)展了大規(guī)模并行動理學模擬程序GTC，添加了漂移動理

2、學快電子模塊，首次通過全局回旋動理學粒子模擬研究了由快電子激發(fā)的比壓阿爾芬本征模(fast-electron-drivenβ-induced Aflvén eigenmode，簡稱e-BAE)，同時驗證了用漂移動理學模型模擬快電子引起的阿爾芬本征模的可行性。模擬結(jié)果顯示e-BAE是一支沿著快電子逆磁漂移方向傳播的行波，這與實驗觀測的結(jié)果相吻合。e-BAE的極向模結(jié)構(gòu)顯示其接近于理想磁流體力學波。通過對快電子擾動分布函數(shù)在相空間結(jié)構(gòu)分析，

3、顯示只有捕獲快電子的進動共振激發(fā)了e-BAE。
　　接下來進一步研究了e-BAE的非線性物理。在弱驅(qū)動情況下，e-BAE出現(xiàn)了掃頻現(xiàn)象。通過對快電子分布函數(shù)在相空間的分析，發(fā)現(xiàn)其有很好的clump-hole結(jié)構(gòu)，并且隨著模的演化，更多的的粒子參與了共振。通過試驗粒子在(ζ，Pζ)空間的軌道分析，說明掃頻的過程跟共振島的形成和破壞有相關(guān)性。在強驅(qū)動情況下，模擬結(jié)果顯示除了e-BAE，還激發(fā)出另一支更加低頻的阿爾芬本征模，比壓驅(qū)動的阿