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(shí)也能夠控制等離子體的環(huán)向轉(zhuǎn)動(dòng)和改善等離子體約束。開(kāi)展ICRH加熱天線研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)聚變點(diǎn)火條件和等離子體高性能運(yùn)行具有重要的意義。本文研究了ICRH天線對(duì)等離子體加熱過(guò)程中，其發(fā)射端與等離子體相互作用過(guò)程的耦合效率問(wèn)題，并計(jì)算了法拉第屏上的電磁力分布。
　　首先，利用動(dòng)力學(xué)方程和麥克斯韋方程研究托卡馬克等離子體的色散關(guān)系，以及在托卡

2、馬克等離子體中心離子溫度達(dá)到1.5keV（此時(shí)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(shí)，離子回旋阻尼與天線發(fā)射譜的關(guān)系；其次，采用等離子體分層模型和W.K.B近似方法，推導(dǎo)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(guān)系，數(shù)值模擬了先進(jìn)超導(dǎo)托卡馬克（EAST）工作在兩種典型的磁場(chǎng)強(qiáng)度下，不同天線發(fā)射譜n/對(duì)快波少數(shù)離子加熱的效果；再次，用時(shí)域有限差分法（F

3、DTD）計(jì)算托卡馬克等離子體運(yùn)行在圓截面位形和D截面位形（此位形有利于實(shí)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(shí)，法拉第屏上的電磁力分布。模擬結(jié)果表明當(dāng)其它實(shí)驗(yàn)參數(shù)一定時(shí)， ICRH天線發(fā)射合適的發(fā)射譜n/（如當(dāng)托卡馬克的中心磁場(chǎng)強(qiáng)度為B0=3.50T時(shí)，/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(qiáng)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(duì)其進(jìn)行加固，有利于天