EAST快離子波紋損失研究.pdf

1、受控核聚變磁約束裝置中的快離子約束問題對(duì)輔助加熱效率和聚變產(chǎn)出非常關(guān)鍵，快離子的來源一般由輔助加熱和背景等離子體的熱核聚變反應(yīng)產(chǎn)生，因此在磁約束裝置中除了背景等離子體中的電子、離子和中性粒子外，還有能量高很多的快離子。由于快離子較大的軌道漂移和速度，其與等離子體以及電磁場(chǎng)的相互作用同熱粒子不同，快離子損失問題就是研究在托卡馬克磁場(chǎng)位形下帶電粒子的行為。
　　由于托卡馬克裝置環(huán)向場(chǎng)線圈固有的分立性，其磁場(chǎng)不再是簡(jiǎn)化分析中的軸對(duì)稱位形

2、，環(huán)向場(chǎng)具有波紋度分布。在此波紋場(chǎng)影響下，快離子可能通過波紋磁阱俘獲或者波紋隨機(jī)擴(kuò)散機(jī)制損失掉。本文根據(jù)EAST裝置波紋場(chǎng)分布情況，依托EAST裝置2014年夏季物理實(shí)驗(yàn)，開展了快離子波紋損失的相關(guān)研究。在EAST裝置輔助加熱系統(tǒng)中重點(diǎn)針對(duì)加熱機(jī)制清楚，效果良好的中性束注入下的快離子波紋損失情況進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和物理分析，除不同等離子體電流、不同注入角度下的快離子波紋損失觀察實(shí)驗(yàn)外，還開展了通過短脈沖中性束注入來研究快離子行為的實(shí)驗(yàn)提案。

3、分析表明，當(dāng)?shù)入x子體電流較小時(shí)，快離子的波紋損失份額較大，主要是因?yàn)檩^高的安全因子引起波紋隨機(jī)擴(kuò)散區(qū)域的增大;當(dāng)快離子分布較垂直磁力線時(shí)，波紋損失份額也較大，主要是因?yàn)橛懈喾蓊~的捕獲粒子，而通行粒子經(jīng)過托卡馬克磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)變換，可以基本不受波紋場(chǎng)的影響。此外，聚變反應(yīng)產(chǎn)生的快離子在EAST等中型裝置中較難通過實(shí)驗(yàn)觀察到，為了對(duì)快離子來源中非常重要的聚變產(chǎn)物3.5MeV的alpha粒子在波紋場(chǎng)中的約束情況進(jìn)行分析，本文還根據(jù)目前中國聚變工