解析与数值研究托卡马克等离子体中相对论效应对电子回旋电流驱动的影响

托卡马克等离子体中电子回旋电流驱动（ECCD）可以驱动连续等离子体电流并能很方便地对等离子体平衡电流剖面进行控制进而能有效地稳定等离子体中的一些MHD不稳定性如锯齿震荡、新经典撕裂模（NTM）等。因此电子回旋电流驱动在理论和实验方面都被广泛地重视和研究。本项目就是分别采用数值和近似解析的方法仔细研究考虑相对论情况下电子回旋电流驱动的问题。即采用格林函数方法求解简化线性相对论Fokker-Planck方程，并在对Fokker-Planck碰撞算子做近似时保持算子的动量守恒性并以此对TORAY-GA程序所采用的解析模型中的碰撞项进行改进，从而更好地计算波功率沉积、ECCD效率以及其分布剖面等。这为将来EAST及ITER上进行电子回旋共振加热电流驱动实验并以此来驱动高效稳定环向电流并对平衡电流剖面进行有效控制打下了初步物理基础和提供有效的数值模拟工具。

本项目的主要研究内容是通过构建一个满足动量守恒的近似解析碰撞算子模型，并对一般托卡马克位形下相对论Fokker-Plank方程进行解析求解, 并以此改进TORAY-GA程序并用来数值模拟研究相对论效应及碰撞守恒性对ECCD的影响。该工作除了中间部分研究顺序做了少许调整外，大体上都是按计划圆满完成该工作。在该项目的支持下我们主要的研究成果为：.（1） 完成并已出版相关报告和论文共六篇和正在投稿的期刊论文一篇，其中已出版的为会议论文一篇和SCI期刊论文五篇。.（2） 通过完善碰撞模型，完成了TORAY-GA程序的改进并升级，目前该程序已经应用于EAST及ITER的相关数值模拟计算及分析中了。