密度極限問題是所有低雜波電流驅(qū)動實驗都無法回避的問題,如何提高高密度條件下的電流驅(qū)動效率是目前低雜波電流驅(qū)動研究的重點。相對于低場側(cè)區(qū)域,托卡馬克內(nèi)的高場側(cè)區(qū)域具有較高的磁場、靜止的刮削層,這些條件都有利于低雜波取得更好的電流驅(qū)動效果。因此從高場側(cè)發(fā)射低雜波驅(qū)動電流是應(yīng)對密度極限問題的一種潛在的解決方法。本文通過GENRAY/CQL3D程序進行模擬對比了高場側(cè)和低場側(cè)的低雜波電流驅(qū)動情況。模擬結(jié)果表明:在整體電子密度較小時或在無密度臺基的電子密度分布下,高場側(cè)低雜波電流驅(qū)動的優(yōu)勢不顯。隨著整體電子密度的增大,高場側(cè)低雜波電流驅(qū)動的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn),高場側(cè)低雜波的總驅(qū)動電流逐漸超過低場側(cè)低雜波,電流的徑向分布范圍比低場側(cè)低雜波電流更加靠近等離子體中心�？紤]刮削層對低雜波傳播的影響,根據(jù)高場側(cè)和低場側(cè)刮削層內(nèi)不同的密度分布進行模擬。模擬結(jié)果表明,低場側(cè)低雜波在刮削層內(nèi)的功率損失要遠大于高場側(cè)低雜波。增大環(huán)向磁場強度進行模擬,結(jié)果表明,增加磁場強度能有效提高低雜波滲入等離子體芯部的能力,高場側(cè)發(fā)射的低雜波在高密度條件下能將波功率沉積到更靠近等離子體中心的區(qū)域。增大電子密度的同時,同比例增大磁平衡... 

【文章來源】：南華大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

托卡馬克裝置示意圖

南華大學(xué)碩士學(xué)位論文16要求低雜波天線端口附近的密度要大于一定的限值，保證低雜波有較好的耦合效果。當(dāng)B24AC=0時，低雜波色散關(guān)系的兩個根N⊥s=N⊥F=0，此時低雜波波會在慢波與快波模式之間轉(zhuǎn)換。由B24AC=0可得：221pepepiceceNN∥∥,acc…………（2.24）N∥,acc為低雜波的可接近性條件。圖2.2低雜波垂直折射率與密度的關(guān)系[43]a——N∥<∥,acc；b——N∥=N∥,acc；c——N∥>∥,accN∥<∥,acc時，慢波會在進入等離子體的過程中全部轉(zhuǎn)換為快波，向低密度的等離子體邊緣傳播，而后又轉(zhuǎn)化為慢波，不斷重復(fù)此過程，無法產(chǎn)生有效的電流驅(qū)動。N∥=N∥,acc時，此時處于臨界點，慢波在在進入等離子體的過程中將會有部分轉(zhuǎn)換為快波，部分繼續(xù)向高密度區(qū)域傳播。只有當(dāng)N∥>∥,acc時才能避免發(fā)生模式轉(zhuǎn)換，因此要求低雜波的初始入射平行折射率N∥0>∥,acc。2.3低雜波N∥譜的激發(fā)低雜波的平行折射率N∥是低雜波電流驅(qū)動最重要的參數(shù)。初始入射平行折射率N∥0可以決定低雜波的傳播深度和功率沉積位置。N∥0的變化可以通過調(diào)節(jié)相控陣天線相鄰波導(dǎo)的相位差實現(xiàn)。波導(dǎo)口的窄邊尺寸和隔板厚度直接決定了天線陣的波譜。下面通過光學(xué)近似的方法粗略地推導(dǎo)N∥與相位的關(guān)系。假設(shè)一行N列常規(guī)波導(dǎo)沿著z方向排列，所有波導(dǎo)輻射的電場強度均相同且振幅都為E0，總電場強度可以寫成：

第2章低雜波電流驅(qū)動理論21,acc0,dampNNN……………………（2.46）已知ωpe=neqe2ε0me，ωce=qeBme，根據(jù)可接近性條件N∥,acc的表達式2.24可知，N∥,acc∝neB。圖2.4低雜波的可接近性條件N∥,acc隨電子密度的變化從圖2.4可以看出，增加磁場大小可以有效降低低雜波的可接近性條件N∥,acc。2.5低雜波驅(qū)動電流的計算要計算低雜波電流，首先要得到在低雜波作用下的電子速度分布函數(shù)。從弗拉索夫方程出發(fā)，假定在非磁化等離子體背景中，B0=E0=0。低雜波進入等離子體后，電子在電場E1作用下獲得能量，導(dǎo)致電子速度分布發(fā)生改變：10efefvfEtmv……………………（2.47）式中電子分布函數(shù)f包含無擾動分布f0v,t和低雜波擾動分布f1v,z,t。在擾動分布中，由于低雜波的作用，電子得到能量并沿著電場方向運動，因此要考慮z方向分布帶來的影響。將v記為v，弗拉索夫方程可寫為下列形式：010101110veffevfffEfEtm…………（2.48）對弗拉索夫方程進行幾何空間平均，g=1zgdz，可以得到：010101110veffevfffEfEtm……（2.49）若在傅里葉空間分布中存在周期因子eikr，可以看做對空間平均的貢獻為零。2.49式經(jīng)過處理后可以得到：

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3478858