捕获电子效应对电流驱动影响的数值研究

在考虑到捕获电子效应的情况下,对求解二维Fokker-Planck方程的编程进行了反弹平均的修改,使用了交替方向隐式法来求解方程。分析和计算了在不同扩散系数和不同共振区间的情况下,捕获电子效应对驱动电流的影响。结果显示:随着逆纵横比的增加驱动电流密度有明显的下降,在磁轴附近捕获电子效应对电流驱动影响很小;提高波功率并不能很好的改善捕获电子效应对电流驱动的影响;右移共振区间提高共振电子的速度,也不能很好的改善捕获电子效应对电流驱动的影响。所得结果与理论分析基本一致。     

捕获电子对低杂波与电子回旋波的协同效应的影响

电子回旋波和低杂波的协同效应可有效地提高两只波的电流驱动效率.本文数值研究了捕获电子效应对电子回旋波和低杂波协同的影响.结果显示,随着捕获角的增大,双波协同驱动电流会减小,且协同因子也会明显减小,即捕获角对两只波协同驱动流的影响要比其对单独驱动电流的影响更加敏感.通过加宽低杂波共振区可减弱电子回旋波电流驱动对捕获角的依赖,同时发现随着电子回旋波功率的增加,捕获角对电子回旋波电流驱动的影响也会变小.     

离轴低杂波电流驱动中的捕获效应

本文研究了捕获电子效应对托卡马克离轴低杂波电流驱动的影响．利用开发的编码研究了低杂波在托卡马克等离子体中的吸收和驱动效率，特别是共振区域和捕获电子份额对波功率沉积和电流驱动效率产生的作用。研究表明，捕获电子效应对离轴低杂波电流驱动的影响与波驱动的功率谱结构有关。     

托卡马克等离子体LHCD与ECCD的协同作用

本文通过求解Fokker-Planck方程和射线追踪技术,详细研究了托卡马克等离子体中,低混杂波电流驱动(LHCD)与电子回旋波电流驱动(ECCD)的协同作用,结果表明,这种协同作用有利于用EC波驱动电流;捕获电子效应对电流驱动有一定影响,特别是O波弱场注入时,影响更为明显;驱动的电流对平衡磁场很敏感,磁场的大小也影响驱动电流的剖面。     

托卡马克等离子体不同运行模式下的电子回旋波电流驱动

在给定等离子体密度分布下，从电子、离子的能量方程出发，根据不同运行模式下等离子体的热传导率不同，分别求出了中心负剪切模式，常规剪切H模式和L模式下的等离子体温度分布，然后通过求解波迹方程与相对论情况下的Fokker-Planck方程，分别计算了这些模式下的电子回旋波电流驱动和波功率沉积.得到在中心负剪切下，驱动电流最大，驱动效率最高，功率沉积和电流分布区间跨度大；在常规剪切H模式下，驱动电流较小，分布区间跨度比较窄，驱动效率相对较低；在常规剪切L模式，驱动电流效率最低，分布区间跨度也非常集中. 关键词： 托卡马克 电子回旋波电流驱动 中心负剪切 常规剪切     

俘获电子效应对低杂波电流驱动的影响

利用的程序是基于FASTFP开发的RFP准线性Fokker-Planck程序，该程序适用于各种辅助加热和电流驱动的动力学计算.利用开发的编码对低杂波在托卡马克等离子体中的吸收和驱动效率进行了Fokker-Planck计算，考查了环形托卡马克装置的纵横比对波功率沉积和电流驱动效率产生的作用.研究表明，俘获电子效应对低杂波电流驱动的影响与波驱动的功率谱结构有关.俘获电子的平行速度较低，优化的功率谱可以在共振的电子数和俘获电子之间取得折中.俘获电子效应可以使低杂波电流驱动效率减小30%. 关键词： Fokker-Planck方程 俘获电子效应 低杂波电流驱动     

高频电磁波驱动等离子体电流

本文分析了高频电磁波驱动等离子体电流的效应,指出,波的电场力和洛仑兹力都对驱动电流有贡献;l=0或l≠0的共振都可能成为主要驱动机制,不同l的驱动效果有区别;非共振效应也可能超过共振效应而成为主要驱动机制,同时,波的碰撞耗散可能超过共振耗散而成为主要耗散机制。 关键词：     

随机磁场对波驱动电流的影响

本文在准线性理论基础上考虑随机磁场对波驱动电流的影响,计算了随机磁场对波驱动的电流、波的共振耗散功率及波驱动电流的效率的修正。结果表明,在等离子体的中心区和梯度区其效应是不同的。对高相速、宽谱情形,这种效应是重要的。 关键词：     

HT-7托卡马克中低杂波和离子波恩斯坦波协同作用的数值研究

用隐含5点模式对二维Fokker-Planck方程进行离散化,调用NAG程序库中子函数D03UAF求解该方程,并将求解二维Fokker-Planck方程的code与波的射线轨迹code相结合,根据HT-7托卡马克装置参数,分别对有或没有IBW情况下的等离子体电流的全波驱动和在低杂波和离子伯恩斯坦波协同作用下低杂波的功率沉积分布、驱动电流分布等进行数值模拟研究.结果显示：有IBW情况下的全波驱动电流分布比没有IBW时全波驱动的电流分布区域要广一些,而且驱动的总电流也大一点;在双波协同作用下,全波驱动的等离子体电流空间分布随IBW的频率和n//谱的变化而变化;在两波协同作用下低杂波驱动非感应电流的效率得到了很大的改善.     

波驱动等离子体电流的特征

本文指出,只当u=ω/(k_xv_e)≤2—2.5时,波驱动的电流以共振电子电流为主,波的耗散机制也主要是共振阻尼效应;而当u≥3时,非共振电子电流一般将超过共振电子电流,碰撞耗散也将大于共振耗散。波驱动电流所需功率较高,比相应欧姆功率大得多。这对反应器的设计带来困难,一般说来反应器中选取u≤2.5的共振电子电流较为合适。波驱动电流时将出现等离子体旋转,除环向旋转外,还将引起较大的角向旋转,后者伴有较大的径向电场。 关键词：     

低杂波电流驱动中的雪崩逃逸增强及鱼骨不稳定性

等离子体中存在的一定数量的高能逃逸电子（E≥1MeV)通过大角度库仑散射从等离子体中碰撞出二次电子，二次电子被低杂波有效地加速成为逃逸电子，这些逃逸电子又被正反馈回等离子体，形成雪崩现象。在此过程中，一部分获得较大横向动量的二次电子或由低杂波驱动的高能电子可能被香蕉轨道捕获，这些被捕获在磁岛中的电子与某种模式的磁场扰动共振时，就出现鱼骨不稳定现象。     

场向传播的内磁层哨声波对辐射带高能电子的共振扩散

基于高斯分布的哨声波谱密度分布、偶极子背景磁场模型以及建立在卫星观测数据基础上的半经验电子密度纬度分布模型，对于等离子体层顶以外区域(4≤L≤7)，计算了准线性当地及弹跳平均电子共振扩散系数，并估算了与磁层哨声波回旋共振导致的辐射带电子损失及加速时间尺度.结果表明，波粒共振相互作用区域取决于电子能量、波谱分布、电子赤道抛射角以及当地电子密度及背景磁场.哨声波共振频率除了与以上5个参量有关外，还与地磁纬度有关.赤道哨声波主要影响较低能量辐射带电子的加速，中高纬度哨声波主要作用于较高能量辐射带电 关键词： 共振波粒相互作用 地球辐射带 哨声波 回旋共振加速及散射沉降     

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The synergy current drive by combining electron cyclotron wave (ECW) with lower hybrid wave (LHW) can be used to either increase the noninductive current drive efficiency or shape the plasma current profile. In this paper, the synergy current drive by ECW and LHW is studied with numerical simulation. The nonlinear relationship between the wave powers and the synergy current of ECW and LHW is revealed. When the LHW power is small, the synergy current reduces as the ECW power increases, and the synergy current is even reduced to lower than zero, which is referred as negative synergy in the this context. Research shows that the mechanism of the negative synergy is the peaking effect of LHW power profile and the trapped electrons effect. The present research is helpful for understanding the physics of synergy between electron cyclotron current drive and lower hybrid current drive, it can also instruct the design of experiments.     

Single-stage depressed collectors for gyrotrons

Two 140 GHz gyrotrons with a single-step depressed collector have been operated. The different position of the isolating collector gap in the stray magnetic field causes the electron motion in the retarding region to be in one case adiabatic and in the other case nonadiabatic. The kind of motion within the retarding field influences strongly the behavior of the gyrotron with a depressed collector. In the case of nonadiabatic motion a significant amount of transverse momentum is given to the electrons reflected at the collector potential. This causes the reflected electrons to be trapped between the magnetic mirror and the collector. The electrons escape from the trap by diffusion across the magnetic field to the body of the tube thus contributing to the body current. Despite the high body current there is no observable influence of the collector voltage on the RF output power. In the case of adiabatic motion the reflected electrons do not gain a sufficient amount of transverse momentum to be trapped by the magnetic mirror. They pass the cavity toward the gun and they are trapped between the negative gun potential and the collector. The interaction with the RF field by electrons traveling through the cavity enhances the diffusion in the velocity space thus enabling the trapped electrons to overcome the potential barrier and escape toward the collector. Therefore the body current stays at low values since in this case the reflected electrons do not contribute to it. However, at higher collector voltages a reduction of RF power occurred and some noise in the electron beam was observed     

低杂波电流驱动的数值模拟

通过求解二维FokkerPlanck方程,得到了HT7托卡马克低杂波驱动电流随时间的演化关系及其空间分布,理论值与实验结果基本符合,为HT7托卡马克实验提供了理论依据.通过解电流扩散方程,考虑了快电子的径向扩散效应对驱动电流的影响 关键词： 低杂波电流驱动 数值模拟 径向扩散     

HL－1M低混杂波电流驱动中的径向扩散效应

本文利用低混杂波电流驱动的准线性理论模型，研究了由于磁场的随机涨落而引起的快电子的反常输运对驱动电流分布和驱动效率的影响。结果表明，高能电子径向扩散将使驱动电流分布变平和展宽，同时驱动电流减小。     

用低杂波驱动电流的等离子体电导率

本文用Liu的低杂波驱动电流模型,导出了弱场近似下低杂波驱动电流的等离子体电导率。结果表明,电导率对磁场B_0,电子密度n_0,以及电子温度T_e非常敏感。而这些参量决定着共振电子的数目和速度。     

Effect of Resonant Electrons on Propagation of Nonlinear Electrostatic Drift Waves

A modified Korteweg-de Vries equation in a two-dimensional space comprising the externla magnetic field and the direction normal to a density gradient is derived for a plasma consisting of warm ion fluid (?i = 3) and nonisothermal electrons (?e > 1). The effect of ionic temperature and resonant electrons (both trapped and free electrons) on the amplitude and the width of the drift solitary wave is examined.     

低杂波驱动的共振电子径向能量输运

在低杂波驱动电流的托卡马克中,可出现波驱动的共振电子径向能流,由定向能流和传导型能流两部分组成,其效应可能与碰撞效应可比,从而改变了驱动电流的基本图象。 关键词：