托卡馬克加熱(nbi)運(yùn)用介紹(編輯修改稿)
2025-07-26 13:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 頻率降低，共振位置外移。V⊥先通過回旋共振得到加速，V⊥的增加量大。ee驅(qū)動(dòng)沿波傳播方向的縱向“凈”電子流，向V∥轉(zhuǎn)移能量。 效應(yīng)，與波逆向運(yùn)動(dòng)的電子“覺得”ECW頻率高，共振位置內(nèi)移，雖然該處的電子可以被加速，但此處的ECW電場(chǎng)已減弱（已損耗于外層電子加速），V⊥的增加量小。6. 電子碰撞頻，向V∥轉(zhuǎn)移能量。非對(duì)稱碰撞注：在ECCD設(shè)計(jì)中，需要使驅(qū)動(dòng)凈電流方向與原有環(huán)向電流相同旋共振層1. ECW波由低場(chǎng)邊斜入射進(jìn)入等離子體.（垂直入射只有加熱作用）237。電子回旋電流驅(qū)動(dòng)效率 （a） 如上面所述：如果電子在合適的方向（低場(chǎng)注入時(shí)，電子順著波傳播方向運(yùn)動(dòng)）的電子數(shù)目多，ECCD效率高。具體實(shí)施方法：先通過低雜波驅(qū)動(dòng)電流（電子流），在加上ECW電流驅(qū)動(dòng)。該效應(yīng)稱為協(xié)同（synergy effect）。同樣，ECCD也可以作為輔助電流驅(qū)動(dòng)方式，協(xié)助其他電流驅(qū)動(dòng)。（b） 電流驅(qū)動(dòng)效率隨電子溫度提高而增加（電子溫度提高，碰撞頻率降低，由電磁波獲得的定向電子流容易保持）； 但隨電子密度增加而降低（碰撞頻率隨電子密度增加而提高）；（c） 在偏軸位置（offaxis），電流驅(qū)動(dòng)效率低，原因：該區(qū)的俘獲電子多（在香蕉區(qū)內(nèi)往返運(yùn)動(dòng)），不能形成環(huán)向電流。 237。電子回旋電流驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 由于采用回旋共振方式，可以在局部空間驅(qū)動(dòng)電流，控制等離子體電流徑向分布，抑制特定磁面上的MHD不穩(wěn)定性（如：在q＝2的磁面上驅(qū)動(dòng)電流，可以抑制m＝2的撕裂模――tearing mode）（3） RF波電流驅(qū)動(dòng)237。RF波電流驅(qū)動(dòng)與波入射方向F射頻波入射方向決定了它是否只有加熱作用，還是兼有加熱、驅(qū)動(dòng)電流作用。F垂直磁力線入射的只起加熱作用；波在平行磁力線方向有電場(chǎng)分量，會(huì)驅(qū)動(dòng)電流。237。RF波電流驅(qū)動(dòng)的方法 主要方法有：射頻離子回旋電流驅(qū)動(dòng)（RF Ion Cyclotron Current Drive， RFICCD）；快波電流驅(qū)動(dòng)（Fast Wave Current Drive，F(xiàn)WCD）。237。RF快波電流驅(qū)動(dòng)原理 EB～E～（a）快波（電場(chǎng)沿“絕緣”方向，可以傳播）F波的電場(chǎng)垂直外直流磁場(chǎng)（在平行外磁場(chǎng)方向上，波的電場(chǎng)分量為零）；沿徑向傳播（能傳播到托卡馬克芯部）224。224。橫電（TE）波。F不能直接加熱離子，通過少數(shù)離子加熱、模式轉(zhuǎn)化的波加熱離子、電子。BK在RF加熱中，根據(jù)傳播方向的不同，磁化等離子體中的波分為快、慢分支，采用RF快波進(jìn)行加熱。在非感性電流驅(qū)動(dòng)技術(shù)中，也可以采用FW驅(qū)動(dòng)電流，其原理為：快波斜入射進(jìn)入托卡馬克，波的平行（大環(huán)方向，平行于縱場(chǎng)）相速度與電子沿大環(huán)方向的熱速度相近時(shí)，快波可以通過兩種方式加速電子：電子受到環(huán)向朗道加熱（電子與環(huán)向快波電場(chǎng)作用）和瞬態(tài)磁泵浦（transit time magnetic pumping，TTMP，電子與環(huán)向快波磁場(chǎng)作用）加速。―――――――――――――――――――――――――――――附：TTMP概念解釋快波在環(huán)向縱場(chǎng)方向上有波動(dòng)磁場(chǎng)，由于波的磁場(chǎng)在縱向上不均勻，電子可以受到磁梯度驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)電子平行熱速度與波的平行相速度相同時(shí)，電子可以持續(xù)受到磁梯度推力。當(dāng)相速度滿足如下圖所示的關(guān)系時(shí)，電子受到TTMP加速（與電場(chǎng)的朗道加速條件類似）說明：FW斜入射進(jìn)入托卡馬克等離子體時(shí)，平行縱場(chǎng)方向上有電場(chǎng)、磁場(chǎng)。―――――――――――――――――――――――――――為了使沿一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)的電子受到優(yōu)先加熱，F(xiàn)W天線電流需要非對(duì)稱調(diào)相控制（參考下圖），使某一方向上的波傳輸功率更高，在此方向上驅(qū)動(dòng)電子電流。Faraday 屏蔽Metal strap/current strap可以調(diào)相接地點(diǎn)接地板RF高壓端，接同軸線內(nèi)導(dǎo)體。237。射頻離子回旋電流驅(qū)動(dòng)（RF Ion Cyclotron Current Drive， RFICCD）原理 在射頻離子回旋電流驅(qū)動(dòng)中，波斜入射進(jìn)入等離子體，波與離子產(chǎn)生回旋共振作用。 由前面的討論知，單一離子不能由基頻離子回旋共振加熱，需要在托卡馬克中引入兩種離子，少數(shù)離子被基頻回旋共振加熱。 與加熱同理，射頻離子回旋電流驅(qū)動(dòng)也需要采用少數(shù)離子，并且由wwci = k||v||知，少數(shù)離子在某一方向被優(yōu)先加熱，從而產(chǎn)生電流（產(chǎn)生離子后，RFIC驅(qū)動(dòng)電流的過程與前面電子回旋電流驅(qū)動(dòng)類似）。 說明：在將來聚變電站燃燒等離子體，D、T密度相當(dāng)，少數(shù)離子電流驅(qū)動(dòng)技術(shù)不適用。（4） 低雜波（Low Hybrid Wave，LHW）電流驅(qū)動(dòng)237。低雜波概念 F低雜波是X波（非尋常波）的低頻段在垂直磁場(chǎng)傳播時(shí)，X波的色散關(guān)系如下圖所示。垂直磁場(chǎng)傳播時(shí)X波的色散關(guān)系曲線在低雜波頻率下，折射率無窮大，表明低雜波被可以共振吸收） 在時(shí)，低混雜頻率為： 在下面不同的條件下，低混雜頻率又可化簡(jiǎn)為常用的近似公式：――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――附：在典型的托卡馬克參數(shù)條件下，不同模式的頻率范圍：電子回旋頻率~ 幾十、上百GHZ；離子回旋頻率~ 十幾MHz；低雜波頻率~ 幾個(gè)GHz，（同低溫ECR Plasma）。一般地： ―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― F低雜波的快波?慢波/傳播?截止（在不同頻段的X波，都有快慢波，） BE～（b）慢波（電場(chǎng)沿“良導(dǎo)體”方向，被截止
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