Effects of trapped electrons on off-axis lower hybrid current drive in tokamaks

The effects of trapped electrons on off-axis lower hybrid current drive （LHCD） in tokamaks are studied, A computer code for solving the Fokker-Planck equation in a toroidal geometry is developed and employed. The code is suitable for various auxiliary heating and current drive schemes in tokamak plasmas. The influence of the resonance regime on the current drive efficiency as well as the influence of trapped particle fraction on the current drive efficiency are emphasized. It is shown that, as an electrostatic force, the lower hybrid wave causes some of the trapped electrons to be untrapped and lose their energy, which can cut the LHCD efficiency by about 30%. The ITER scaling law is also used to estimate the trapped electron effects.[第一段]     

漂移热流与托卡马克等离子体粒子径向箍缩

利用流体力学模型分析了由漂移热通过磁场不均匀性引的沿磁力线的电场,结合俘获粒子极向分布的不均匀性,计算了这种沿力线电场引起的粒子径向箍缩。这种“新经典”类型的粒子径向箍缩机制,对理解“反常”粒子径向箍缩及某些条件下向内的热输运的有帮助的。     

环位形下鱼骨模驱动快离子输运的数值模拟研究

考虑包含动理学效应的鱼骨模结构,使用导心轨道程序 ORBIT,在磁面坐标下研究了不同的扰动模 幅度、频率对快离子再分布的影响,并分析了粒子与扰动发生共振的条件。模拟得出,鱼骨模扰动会使快离子在 实空间、相空间中发生再分布,芯部( ψ_p/ψ _w≤0.2 ,ψ_p 为极向磁通,ψ_w 为最后一个闭合磁面的磁通)快离子密 度下降约 20%,中间磁面位置上( ψ_p/ψ _w≥0.2,ψ_p/ψ _w≤ 0.6)的快离子密度增加约 7%;通过扫描频率发现,相空间中快 离子的再分布对模式频率敏感,并分析了快离子与鱼骨模扰动共振的条件。     

等离子体理论——托卡马克环向磁场波纹引起的粒子香蕉轨道偏离

在托卡马克中，热核等离子体的磁约束必须通过有限数目的环向磁场线圈来实现，这就产生了波纹环向磁场结构和由其引起的捕获高能粒子轨道的形变，从而造成高能粒子的快速损失通道——磁波纹损失。在托卡马克聚变堆(比如ITER)的设计中磁波纹损失是一个必须要考虑的问题，因为它将使大量α粒子在未被热化前损失掉，从而降低α粒子加热，并且由于波纹损失的局域性很强，有可能形成严重的聚变堆第一壁的局部损伤。     

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     

张量等离子体中等压面对于磁面的偏离

利用张量等离子体的平衡方程,研究了托卡马克等离子体中由各向异性引起的等压强面相对于碰面的偏离及其变化规律,并对张量等离子体的自由边界平衡问题进行了计算。等压强面相对于碰面的偏离与压强的剖面分布有密切关系,且在各向异性较强的等离子体中,平行和垂直压强分量等值面的偏离行为是完全不同的。     

导体壳对电阻磁流体不稳定性的影响

结合HL-1装置的条件,采用撕裂模的准线性理论,研究了托克马克中导体壁对m=2/n=1扰动模的稳定作用。着重研究了导体壁位置,等离子体电流分布,等离子体位形对这种稳定效应的影响。结果表明,共振面的位置与壁的稳定作用有密切关系,存q_a接近于2的位形中,m=2的撕裂模扰动可以被靠近等离子体的导体壁完全抑制。导体壁的稳定效应与等离子体电流分布相联系,在一些现实的电流分布中,只要适当地压低等离子体边界区的电流密度,壁的稳定效应会更加显现出来。     

反磁剪切等离子体中的电阻交换模不稳定性

具有内部输运垒（ITB）的反磁剪切（RS）等离子体位形是在托卡马克中获得高参数的最具前景的途径之一。这种位形不仅改善等离子体约束,而且可以改进象气球模和新经典撕裂模等这类宏观模的稳定性。然而,反磁剪切区域的高压强可以驱动电阻交换模不稳定性,从而破坏中心区的等离子体高参数。为了研究电阻交换模不稳定性的性质,并确定其在RS等离子体中发展的区域,我们利用在HL－2A中使用中性束注入建立的RS位形来分析电阻交换模不稳定性。     

HL-2A变形截面托卡马克中低混杂波电流驱动的研究

自1978年Fisch提出了利用低杂波驱动电流的机制以来，理论和实验都得到了不断的发展。Br锄billa的波导阵列理论更使得低杂波驱动电流在工程上成为现实，利用低杂波驱动电流的实验在许多装置如JET,JT-60U，ASDEX等上面都取得了令人鼓舞的结果。我院前期运行的HL-1和HL-1M都是圆形截面托卡马克，低杂波实验已取得许多结果。正在运行的HL-2A装置是一个磁偏滤器托卡马克，目前还是圆形截面，它的下一步将以上下拉长和具有三角形变的D形磁面位形运行。HL-2A装置的基本参数为：大半径R为1．65m，小半径a为0．4in，纵场所为2．8T，     

Pellet Enhanced Performance on the HL-2A Tokamak

Enhanced confinement has been achieved by the centre fuelling of pellet injection on the HL-2A tokamak. The energy confinement time increases from 50ms to 140ms after the pellet injection. Experimental results show that the improvement of the confinement is related to the decrease of the electron heat transport. Several phenomena which may lead to the improved confinement have been observed in the experiments. After the pellet injection the hollow electron temperature profile and the peaked electron density profile can be sustained for about 200ms, but the improved confinement remains at about 500ms. Sawtooth features and MHD modes have been observed by soft x-ray array and the Mirnov probes. The weak （or reversed） magnetic shear is thought to be an important cause of the low electron heat transport.