【摘 要】
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目前对托卡马克中电子回旋波电流驱动的研究主要将波功率沉积在托卡马克高场侧,而利用这种方法开展的数值模拟和实验研究发现,驱动效率随托卡马克径向归一化小半径的增加而快
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目前对托卡马克中电子回旋波电流驱动的研究主要将波功率沉积在托卡马克高场侧,而利用这种方法开展的数值模拟和实验研究发现,驱动效率随托卡马克径向归一化小半径的增加而快速下降,而现有电子回旋波电流驱动理论计算的是包含两种机制的总驱动电流,不能将两者分别计算出来,对其原因尚未有定量的分析。研究Boozer-Fish和Ohkawa驱动电流的计算,对定量分析电流变化,以及利用Ohkawa电流在离轴位置上的优势提高离轴电流驱动效率,有重要意义。主要研究内容如下:首先,从Boozer-Fish电流驱动机制和Ohkawa电流驱动机制以及电流的定义出发建模推导了Boozer-Fish电流计算表达式与Ohkawa电流计算表达式。然后,从电子运动规律和电子分布函数非对称性出发分别研究了两计算方法以确定计算表达式中的未知量,计算Boozer-Fish电流和Ohkawa电流。并对计算方法进行了验证,结果表明,本文所提出的计算方法正确可行。最后,利用推导出的Boozer-Fish电流计算表达式与Ohkawa电流计算表达式以及本文研究的计算方法对电子回旋波离轴电流驱动进行了模拟研究,分析了共振椭圆与通行俘获边界的相对位置对离轴驱动电流大小的影响,以及波功率沉积位置与Boozer-Fish驱动电流和Ohkawa驱动电流及总驱动电流之间的关系。数值模拟结果表明:电子回旋波的波功率沉积在托卡马克高场侧的离轴位置时,Ohkawa电流较小,Boozer-Fisch电流能够达到较大的值;波功率沉积在低场侧的离轴位置上时,通过调整波参数,有效抑制Boozer-Fisch电流,能够充分利用Ohkawa电流的优势,使得离轴驱动电流同样能够达到较大的值。
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