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利用离子回旋频段波进行射频加热将在未来的EAST加热实验中起着重要的作用。在设定最优化离子回旋波加热实验方案以及实验分析中,对离子回旋波的传播和吸收特性进行数值模拟必定是至关重要的一个环节。这里,我们从数值模拟的角度出发,对托卡马克中离子回旋共振加热机理、离子回旋频段波和等离子体的耦合问题、波在等离子体中的传播和吸收等进行了系统的研究。
对于托克马克等离子体中离子回旋频段波加热的模拟计算来说,TORIC已被证实是一个十分有用的数值模拟程序,其针对一般环型轴对称结构并求解相关的麦克斯韦方程组。TORIC描述了外部激发快波的传输和吸收,还可以模拟在模式转换层激发的IBW和ICW;模型中的耗散机制包括离子的基频和二倍频吸收和电子的郎道阻尼和度越时间阻尼。
在本文中,我们将概要地总结包含在TORIC中的物理。我们利用全波解TORIC对ALCATOR C-MOD装置上实现的模式转换电子加热实验进行分析,并于AORSA程序模拟计算的结果进行对比,结果的一致性充分验证其有效性;对HT-7装置上离子回旋共振加热实验进行分析,同时针对HT-7未来EAST超导托克马克一些可能的离子回旋频段波加热方案和不同的等离子体参数对波和等离子体相互作用的影响进行了模拟计算,并对模拟结果进行了系统的分析。因此这项工作将对未来的EAST托卡马克上最优化离子回旋共振加热实验方案的设计起到了重要的指导作用。