多支低頻阿爾芬波加熱等離子體的模擬研究.pdf

1、在核聚變等離子體中，為了維持聚變堆的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，利用射頻波對等離子體進(jìn)行加熱是廣泛采取的手段之一，阿爾芬波是一種磁流體力學(xué)波，頻率很低，廣泛存在于聚變以及空間等離子體中。因此，利用阿爾芬波加熱是射頻波加熱的應(yīng)用之一。本文主要采用粒子模擬方法，建立了無碰撞冷等離子體的單粒子模型，對雙支低頻阿爾芬射頻波加熱，多支低頻阿爾芬波加熱以及斜傳低頻阿爾芬波的加熱進(jìn)行了研究，并對模擬的結(jié)果進(jìn)行了分析與討論，結(jié)果表明：
　　當(dāng)雙支低頻阿爾芬波的頻率

2、在滿足相干條件下能夠提升等離子體的加熱效率，而當(dāng)雙支低頻阿爾芬波的頻率不滿足相干加熱條件時(shí)，能夠使粒子在平行方向上的相空間出現(xiàn)不均勻加速，進(jìn)而導(dǎo)致相混，使得低頻阿爾芬波加熱隨機(jī)閾值降低。
　　進(jìn)行多支低頻阿爾芬波相干加熱模擬時(shí)，當(dāng)波的頻率以及波速滿足多波相干加熱條件，則多波加熱會由于多波相干高階效應(yīng)提升加熱效率，并且隨著波數(shù)量的增加在非共振階段強(qiáng)化低頻阿爾芬波多波對粒子的非共振拾取，進(jìn)而強(qiáng)化低頻阿爾芬波的非共振加熱。而當(dāng)采用多支波

3、的波頻率相近的條件時(shí)，則會強(qiáng)化低頻阿爾芬波的隨機(jī)加熱效果，強(qiáng)化低頻阿爾芬波與等離子體的混沌相互作用。此時(shí)，粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的各向異性會大大增強(qiáng)。通過模擬，發(fā)現(xiàn)可以通過控制多波頻率來獲得所需要的加熱效果，以滿足不同的需求，并且此結(jié)論可以適用于其他的波。
　　當(dāng)?shù)皖l阿爾芬波與背景磁場成角度入射時(shí)，能夠提升加熱效率， 強(qiáng)化加熱效果。進(jìn)行雙波斜傳相干加熱時(shí)，雙支波斜傳角度的差異能夠影響相干加熱前期非共振拾取作用，產(chǎn)生一定的遲滯，