托卡馬克加熱(nbi)運(yùn)用介紹(參考版)
2025-07-02 13:09本頁(yè)面
【正文】 29 / 29。――――――――――――――――――――――――――――――――――（9） 加熱、非感性（non inductive）電流驅(qū)動(dòng)、自舉電流之間的關(guān)系電磁波和beam加熱提高了plasma溫度，電流驅(qū)動(dòng)效率提高。ITER中的電流驅(qū)動(dòng)方案 在ITER穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中，20%的環(huán)向電流由外部驅(qū)動(dòng)，其余80%的由等離子體自舉電流提供。）？ 在實(shí)驗(yàn)上，無(wú)法區(qū)別自舉電流、外部驅(qū)動(dòng)電流，無(wú)法測(cè)量。 自舉電流也降低了高beta托卡馬克等離子體建立過(guò)程中對(duì)外部電流驅(qū)動(dòng)的要求。232。自舉電流的重要性 =由環(huán)形磁原理已經(jīng)知道，托卡馬克的環(huán)向電流是必須的；=但采用變壓器感應(yīng)方法驅(qū)動(dòng)電流，不能達(dá)到聚變反應(yīng)區(qū)；=采用非感應(yīng)電流驅(qū)動(dòng)，需要準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的高能量外部能源，也不滿足self－sustaining建堆模式；=等離子體密度增加至聚變反應(yīng)的密度區(qū)，非感應(yīng)電流驅(qū)動(dòng)效率下降。 多年之后，在TFTR（TFTR，Tokamak Fusion Test Reactor，美國(guó)，1986年）裝置上觀察到與理論一致的自舉電流，現(xiàn)在自舉電流在托卡馬克裝置（特別是先進(jìn)托卡馬克）的設(shè)計(jì)中起了作用。―――――――――――――――――――――――――――――――附：● 經(jīng)典輸運(yùn)： 將托卡馬克簡(jiǎn)化為圓柱形，非均勻磁場(chǎng)；● 新經(jīng)典輸運(yùn)：環(huán)形，非均勻環(huán)向場(chǎng)，得到的碰撞輸運(yùn)系數(shù)高于經(jīng)典輸運(yùn)系數(shù)，稱為新經(jīng)典輸運(yùn)；同經(jīng)典輸運(yùn)模型相比，新經(jīng)典輸運(yùn)模型更接近實(shí)際位形；但輸運(yùn)系數(shù)均低于測(cè)量值，原因：沒(méi)有計(jì)入湍流影響；● 經(jīng)典輸運(yùn)系數(shù)： ，電子、離子產(chǎn)生90176。237。當(dāng)俘獲電子向外擴(kuò)散時(shí)，俘獲電子獲得環(huán)向動(dòng)量（boot strap ），通過(guò)與穿行電子碰撞俘獲電子將環(huán)向動(dòng)量傳遞給穿行電子，或者是電子向外輸運(yùn)引起環(huán)向摩擦力，從而形成環(huán)向電流。自舉電流的物理圖像 由上式，環(huán)向電流的產(chǎn)生與等離子體梯度有關(guān)。232。232。俘獲粒子在反射點(diǎn)之間來(lái)回反射，對(duì)多個(gè)俘獲粒子而言，俘獲粒子的極向電流為零可以得到環(huán)向電流：（224。自舉電流的產(chǎn)生原理（簡(jiǎn)單的推導(dǎo)、說(shuō)明方法，坐標(biāo)參看下圖，物理圖像在后） 在托卡馬克平衡方程中，分出俘獲粒子部分； 232。下面為實(shí)驗(yàn)例子：ICRF on射頻波開啟后，低雜波反射率（Ref）下降、注入功率（PLH）增加波反射率240。240。lNBI 可以產(chǎn)生等離子體旋轉(zhuǎn)（直接的能量傳遞）；在各種波中，僅ICRH能產(chǎn)生等離子體旋轉(zhuǎn)，但對(duì)應(yīng)的原理沒(méi)有完全理解。n(w wci)（沒(méi)講授）2 6 MHzHeat of Ionsand ElectronsGridTube (triode or tetrode)P 163。wci)20 – 120 MHzHeat of Ionsand ElectronsGridTube (triode or tetrode)P 163。MirrorsNonthermal electronsLow Hybrid(wciwwce)2 5 GHzCurrent drive（不用于加熱）qprofile controlMagnetron or KlystronP 163。Suppression of instabilitiesGyrotronP 163。（5） 各種加熱、電流驅(qū)動(dòng)方法的小結(jié)表（主要為電磁波）Wave TypeFrequencyMain ApplicationAlternative ApplicationRF SourceTransmissionSide effectsElectron cyclotron(w ~ n（低雜波電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，采用充氣方法－gas puff，提高天線附近的等離子體密度）[有g(shù)as puff （紅色圓點(diǎn)），無(wú)gas puff(藍(lán)色三角) 時(shí)，低雜波反射率隨天線－等離子體（plasma －wall）距離的變化]237。 237。由于低雜波總是螺旋進(jìn)入等離子體，電子加速、電流驅(qū)動(dòng)總是發(fā)生在托卡馬克等離子體邊緣區(qū)，即off－axis current drive。24低雜波電流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（HL2A）（JET 低雜波天線）（不同發(fā)射單元之間存在相位差，由移相器（phase shifter）實(shí)現(xiàn)）（已裝入JET 上的加熱、電流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，左邊為低雜波天線，右邊為RF天線，表面金屬條為法拉第屏蔽） 在低雜波由天線向低雜共振層的傳播過(guò)程中，射線追蹤計(jì)算結(jié)果表明，波順著磁面沿螺旋曲線向內(nèi)傳播，在該過(guò)程中，電子通過(guò)Landau阻尼得到加熱。24）? N11 range: 2180。6）? Pulse time: 1S? Antenna: 2 （2180。 為了滿足同時(shí)滿足低雜波傳播條件和加速超熱電子條件，要求低雜波發(fā)射系統(tǒng)具有波長(zhǎng)調(diào)節(jié)（參見不同裝置中平行波長(zhǎng)）能力，采用開端波導(dǎo)陣列（grill）控制實(shí)現(xiàn)（如下圖所示）結(jié)構(gòu)。在斜入射時(shí)(n//增加，慢波可以傳播）:當(dāng)n//（即大環(huán)方向）滿足臨界條件時(shí)同時(shí)天線附近的電子密度大于臨界截止電子密度時(shí)，可以耦合激發(fā)所需要的慢波。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(wú)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
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