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计算物理 2017年第4期34卷 387-393页

作者：郑平卫何丽华黄千红邓盛龚学余南华大学湖南衡阳421001

利用反弹平均的三维Fokker-Planck方程,对电子回旋波加热和电流驱动进行数值模拟.考虑超热电子径向扩散对电流驱动的影响,在方程中加入径向扩散输运项,采用九点格式的中心差分对方程进行数值离散得到系数矩阵,采用不完全LU分解对系数矩... 详细信息

利用反弹平均的三维Fokker-Planck方程,对电子回旋波加热和电流驱动进行数值模拟.考虑超热电子径向扩散对电流驱动的影响,在方程中加入径向扩散输运项,采用九点格式的中心差分对方程进行数值离散得到系数矩阵,采用不完全LU分解对系数矩阵进行预处理,利用双共轭梯度稳定法求解得到分布函数.在不考虑电子径向扩散输运条件下,得到电子回旋波驱动电流密度与功率沉积密度的分布;考虑径向扩散输运的计算结果与BANDIT3D进行比较,驱动电流分布的趋势基本一致.

关键词： Fokker-Planck方程分布函数电子回旋波加热与电流驱动

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托卡马克混合运行模式下电子回旋波杂散辐射数值模拟

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核聚变与等离子体物理 2023年第3期43卷 332-339页

作者：姜欣辰郑平卫龚学余邓盛李春艳石梅玲姚少林南华大学资源环境与安全工程学院衡阳421001 南华大学核科学技术学院衡阳421001

电子回旋波(EC波)在等离子体加热与电流驱动过程中未被等离子体完全吸收时将会产生杂散辐射。在HL-2M托卡马克三种混合运行模式参数条件下,利用TORAY-GA程序扫描105GHz EC波中平面发射时的环向和极向发射角,以EC波功率吸收份额η>η_(c)... 详细信息

电子回旋波(EC波)在等离子体加热与电流驱动过程中未被等离子体完全吸收时将会产生杂散辐射。在HL-2M托卡马克三种混合运行模式参数条件下,利用TORAY-GA程序扫描105GHz EC波中平面发射时的环向和极向发射角,以EC波功率吸收份额η>η_(c)(η_(c)=95%)作为判断能有效避免杂散辐射的标准,开展EC波功率吸收数值模拟。研究发现发射角是影响EC波不完全吸收造成杂散辐射的关键因素之一。在n_(e1)=4.6×10^(19)m^(−3)、T_(e1)=7.41keV、I_(p1)=1MA和n_(e2)=5×10^(19)m^(−3)、T_(e2)=6.95keV、I_(p2)=1MA的参数条件下,能够有效避免杂散辐射的EC波发射角超过设计范围,在设计发射角范围内调节EC波发射角进行加热和电流驱动时可以忽略杂散辐射的影响。当参数为n_(e3)=6.5×10^(19)m^(−3)、T_(e3)=6.62keV、I_(p3)=0.95MA,设计发射角度范围中有一大部分会使得EC波有非常低的波功率吸收份额,需要特别注意杂散辐射。除发射角度外,电子密度是影响杂散辐射的另一个关键因素,电子温度影响非常小,可以忽略不计。

关键词：杂散辐射电子回旋波加热与电流驱动 HL-2M托卡马克

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托卡马克中电子回旋波杂散辐射及电流驱动数值模拟研究

托卡马克中电子回旋波杂散辐射及电流驱动数值模拟研究

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作者：姜欣辰南华大学

学位级别：硕士

电子回旋波(EC波)是托卡马克辅助加热和驱动电流的方式之一。在电子回旋共振加热(ECRH)与电流驱动(ECCD)过程中,波功率未被等离子体完全吸收时将会产生杂散辐射,产生杂散辐射强度随EC波功率和未被吸收份额的增大而增大,有损伤装置内部... 详细信息

电子回旋波(EC波)是托卡马克辅助加热和驱动电流的方式之一。在电子回旋共振加热(ECRH)与电流驱动(ECCD)过程中,波功率未被等离子体完全吸收时将会产生杂散辐射,产生杂散辐射强度随EC波功率和未被吸收份额的增大而增大,有损伤装置内部组件的风险。为控制该风险,本文详细调研了杂散辐射的理论和实验,以EC波功率吸收份额η>ηC≡95%作为判断标准,当η>ηC时能有效控制杂散辐射危害。在HL-2M托卡马克三种混合运行模式的参数条件下,利用TORAY-GA程序,扫描EC波以X-2模在中平面窗口发射(105GHz)与上斜窗口发射(105/140GHz)的环向和极向发射角,以有效控制杂散辐射危害为目的开展数值模拟研究。发射角是影响EC波不完全吸收造成杂散辐射的关键因素之一。电子密度是影响杂散辐射的另一个关键因素,电子温度影响非常小,可以忽略不计。这些结果对托卡马克减少EC波杂散辐射危害、保证装置内壁组件安全具有参考意义。在有效控制杂散辐射条件下,研究了环向磁场强度BT对HL-2M装置105/140 GHz EC波电流驱动的影响。对于105 GHz的EC波,发现BT是影响EC波两种不同电流驱动机制占优下驱动非感应电流的重要因素。当BT的值从1.8T增加到2.4T时,主导电流驱动机制由Fisch-Boozer机制变为Ohkawa机制,驱动电流在BT=2.0～2.1T时开始改变方向。优化计算得到:Fisch-Boozer机制在BT=1.80T左右时的电流驱动效果最佳,在BT=2.25T附近Ohkawa机制电流驱动效果最好。对于140 GHz的EC波,在扫描的环向磁场范围内,主导电流驱动机制都是为Fisch-Boozer机制。因此,在利用105 GHz EC波时,需要特别注意环向磁场对电流驱动的影响。这些结果对HL-2M托卡马克有效控制EC波杂散辐射、保证装置内壁组件安全并得到最大电流驱动效率具有参考意义。对其他托卡马克装置上如何有效控制EC波杂散辐射,以上研究方法也值得借鉴。

关键词：电子回旋波杂散辐射加热与电流驱动 HL-2M托卡马克

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