球形托卡马克中阿尔芬波传播和功率沉积的理论和模拟研究

阿尔芬波电流驱动是一种很有潜力的非感应电流驱动方法，但由于耦合问题的复杂性及俘获效应的存在，许多问题未得到充分研究，而球形托卡马克是研究阿尔芬波加热和电流驱动的一个非常好的平台。对阿尔芬波传播和功率沉积的预测，对于实验研究工作有重要的参考价值，但是现在国际上还没有完全考虑二维位形和动力学效应的计算程序，本项目将建立全波法研究阿尔芬波传播和功率沉积的理论模型，发展用于模拟阿尔芬波传播和功率沉积的二维计算程序，对球形托卡马克中阿尔芬波传播和功率沉积进行模拟，通过研究，了解不同模式阿尔芬波和不同边界条件对阿尔芬波功率沉积的影响，了解俘获粒子效应对球形托卡马克中阿尔芬波功率沉积的影响，为进一步研究探索阿尔芬波在等离子体中的加热或电流驱动奠定基础，为实验研究提供参考和指导。

阿尔芬波电流驱动是一种很有潜力的非感应电流驱动方法，但由于耦合问题的复杂性及俘获效应的存在，许多问题未得到充分研究，而球形托卡马克是研究阿尔芬波加热和电流驱动的一个非常好的平台。对阿尔芬波传播和功率沉积的预测，对于实验研究工作有重要的参考价值，本项目建立了全波法研究阿尔芬波传播和功率沉积的理论模型，发展了用于模拟阿尔芬波传播和功率沉积的计算程序，对球形托卡马克中阿尔芬波传播和功率沉积进行模拟。研究表明：阿尔芬波在等离子中传播时，有明显的阿尔芬共振产生，随着阿尔芬波频率的降低，阿尔芬共振产生的位置会向等离子体中心偏移。由于考虑了电阻效应，平行电场的存在会使总功率沉积谱变成离散谱。等离子体温度的提高，对功率沉积的位置无明显影响，但是会影响功率沉积的量值。当等离子体温度小于100eV时，功率吸收很少；当等离子体温度在100-400eV时，随着温度的上升，功率沉积有明显的增加；当等离子体温度大于400eV以后，随着温度的上升，功率沉积的变化已经不大。