离子轨道损失与H模托克马克边界径向电场

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ztbai
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边界径向电场,被广泛认为在托克马克H模中起着重要作用。比如它对L-H转换的作用,在达到H模时的致稳作用。所以研究边界径向电场的形成机制就显得十分重要。   本文主要运用离子轨道损失模型,研究了边界径向电场的形成。   为此,首先开发了一个基于哈密顿正则方程描述的,托克马克位形下的粒子导心运动程序。计算中用到的平衡位形,是通过编写的另外一个程序求解平衡方程得到。该导心运动程序对传统的四阶荣格一库塔方法进行了改进,引入了能量修正方法。该方法不仅适用于粒子能量守恒的情况,还推广到了粒子能量不守恒的情况。数值模拟实验表明其相比传统算法,能够用较短的计算时间取得更精确的结果,使得计算效率有很大提高。   接着用离子轨道损失模型,解析地研究了限制器位形下的边界径向电场。在提出的模型中,离子轨道损失使得边界上的电中性无法维持,径向电场逐步建立起来。直到电场足够强,把离子轨道压缩足够强,使得离子不再漂移出最后一个闭合磁面而没有了轨道损失。在得到边界径向电场的解析结果后,首先用前面开发的导心运动程序数值检验了我们的模型。结果表明,径向电场确实刚好把离子轨道压缩至不能穿越最后一个闭合磁面,离子不再损失。这个边界径向电场和偏滤器位形的H模托克马克实验测量的结果在宽度,强度,以及形状上都符合。这个电场足够强的话,就会有效的抑制电场所在区域的湍流输运,这个电场宽度就可以理解成H模边缘输运垒的宽度。鉴于边缘输运垒的宽度定标律有着重要意义,本文最后还基于这个离子轨道损失模型给出了一个边缘输运垒宽度的定标律。  
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