杂质存在时托卡马克中短波长ITG模与TEM模的研究

发布时间：2020-06-11 04:27

【摘要】：本文基于回旋动理学方程,利用升级的HD7程序,通过计算模拟,研究了杂质存在时托卡马克中短波长TEM模(SWTEM)和短波长ITG模(SWITG)的存在状况。模拟结果表明,当不考虑托克马克中的捕获电子效应时,对于SWITG模,杂质离子密度梯度剖面向内(L_(ez)0)时,杂质离子对SWITG模的增长率有抑制作用,L_(ez)越大,抑制效果越好,SWITG模所需要的激发阈值越高。且其抑制效果随杂质的浓度以及杂质的电荷数与质量数的增加而变强。而杂质离子密度梯度剖面向外(L_(ez)0)时,若杂质离子的份额?z较小,则杂质离子会对SWITG模产生不稳定影响,且L_(ez)绝对值越大,不稳定效应越强,SWITG模所需要的激发阈值越小。且其不稳定效应随杂质的电荷数与质量数的增加而变强。而当杂质离子的份额?_z到达某一较大值时,密度梯度剖面向外的杂质离子反而会抑制SWITG模。当不考虑离子温度梯度时,对于SWTEM模,杂质离子的存在始终抑制着SWTEM模的增长。且其抑制效果随杂质离子的浓度以及杂质离子的电荷数与质量数的增加而变的更强。当同时考虑离子温度梯度与捕获电子效应时,SWITG与SWTEM模的存在情况分为耦合和共存两种。捕获电子份额与捕获电子温度梯度较低时,SWITG模与SWTEM将产生强烈的耦合,我们称之为SWTE-ITG模,此时,若离子温度梯度较小(η_i5.0),则杂质离子对SWTE-ITG模始终有稳定作用。而离子温度梯度较大时,杂质离子密度梯度剖面向内(外)对SWTE-ITG模有稳定(不稳定)效果。且杂质离子的质量数和电荷数越大,其稳定或者不稳定的效应越强。当离子温度梯度较大时,SWTE-ITG模的结果与SWITG模相似。当捕获电子份额与捕获电子温度梯度适中或较大时,SWITG模SWTEM模共存,结果表明,杂质离子对共存状态下的SWITG模与SWTEM模的影响与单独考虑短波长捕获电子模与短波长离子温度梯度模杂质离子带来的影响所得结果相似。所以,我们可以认为,共存状态下的SWTEM模与SWITG模几乎互不影响。以上这些结果对于实验上抑制微观不稳定性的短波长漂移波模有着重要的意义。
【图文】：

增长率,杂质离子,梯度,磁剪切

不考虑捕获电子效应，设定 HD7 代情况下，磁剪切 s =1.5，电子温度梯度的温度比 =1.0iτ ，环效应的取值取决=0.1nε ，杂质离子份额 =0.1zf 。eiL 与算得出。通过计算模拟得到以下的结果3.2.1 Lez对 SWITG 模的影响本小节研究了杂质离子的特征梯度子作为杂质离子，模拟了在不同杂质特征变化情况，并得到以下结果：0.4f=0.1,lez=-2f=0.1,lez=-1f=0（a）

离子温度梯度,密度梯度,增长率,杂质

图 4.1 不同的杂质密度梯度 Lez下 SWTE-ITG 模的归一化增长率与实频随离子温度梯度ηi的变化。以完全离子化的碳离子（C+6）为杂质离子。其他参数设定为：ε=0.1，εn=0.1，ηe=0.0本章讨论了不同的杂质密度梯度 Lez下耦合的模（SWTE-ITG 模）的归一化增长率与实频随离子温度梯度ηi的变化。其他参数的设置为捕获电子份额 ε=0.1，环效应 εn=0.1，捕获电子温度梯度ηe=0.0。Lez>0 意味着杂质离子的密度梯度剖面向内，并与电子密度梯度剖面相同。Lez<0 意味着杂质离子的密度梯度剖面向外，，并与离子密度梯度剖面相同。f=0 表示不考虑杂质离子。如上图（a）所示，离子温度梯度ηi<0.5 时，杂质离子对 SWTE-ITG 模始终具有稳定效应。且这些模在 1.0iη =附近增长率都会达到最小值，即最稳定的状态。在离子温度梯度大于 1的区域，SWTE-ITG 模的增长率随ηi的增加而增加。杂质密度梯度 Lez>0 时，杂质离子对 SWTE-ITG 模有明显地稳定作用。且 Lez的值越大，他的稳定效果越好。Lez=2时，SWTE-ITG 模将在 1.3iη =的位置完全被抑制。这一结果可以由准中性条件
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TL631.24

【参考文献】