托卡马克离子温度梯度湍流输运同位素定标修正中杂质的影响
Role of impurities in modifying isotope scaling law of ion temperature gradient turbulence driven transport in tokamak作者机构：核工业西南物理研究院成都610041 浙江大学聚变理论与模拟中心杭州310013
出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)
年 卷 期：2018年第67卷第19期
页 面：200-209页
核心收录：
学科分类：07[理学] 08[工学] 070204[理学-等离子体物理] 0827[工学-核科学与技术] 082701[工学-核能科学与工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0704[理学-天文学] 0702[理学-物理学]
基 金：国家重点研发项目(批准号:2017YFE0300405) 国家自然科学基金(批准号:11475057) 四川省科技项目(批准号:2016JY0196)资助的课题~~
摘 要：托卡马克实验发现,在不同参数条件下,等离子体能量约束经验定标律会有或大或小的修正.为解释这种修正现象发生的原因,应用回旋动理学方法,对含重(钨)杂质等离子体离子温度梯度(ITG)(包括杂质模)湍流输运的同位素效应进行了数值研究.结果表明钨杂质效应极大地修改了同位素定标律和有效电荷效应.随着杂质离子电荷数Z和电荷集中度f_z的变化,同位素定标律在较大范围内变化. ITG模最大增长率定标大约为M_i^(-0.48→-0.12),杂质模的定标为M_i^(-0.46→-0.3),其中, M_i表示主离子质量数.在ITG模湍流中,有效电荷数越大,关于M_i的拟合指数偏离-0.5越远,表现为同位素质量依赖减弱.在两种模中,杂质电荷集中度越大,同位素质量依赖越弱.研究了杂质效应使定标关系发生偏离的原因,证实杂质种类、杂质电荷数和杂质浓度的不同,是引起同位素质量依赖发生改变的重要原因.结果证实并解释了不同参数条件下托卡马克同位素定标的差异性.研究成果可以为ITER实验安排及杂质相关输运实验中选择装置材料、工作气体和设置其他参数提供理论参考.
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