低雜波加熱的全波解TORIC數值模擬以及動理論GeFi粒子模擬

《低雜波加熱的全波解TORIC數值模擬以及動理論GeFi粒子模擬》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由楊程擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：低雜波加熱的全波解TORIC數值模擬以及動理論GeFi粒子模擬
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊程
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

引進求解麥氏波方程和準線性Vlasov方程的全波解TORIC-LH程式，以及引進粒子模擬程式GeFi （針對電子的迴旋動理論和針對離子的全動理論模型），研究低雜波在EAST參數電漿中的激發、耦合、傳播、吸收、電流驅動。擬用全波解程式解決以往光學近似ray-tracing程式模擬低雜波所不能解決的問題，特別是影響低雜波加熱的spectral gap問題，以期為將來EAST中實現更高效的低雜波加熱和電流驅動提供理論參考；擬用粒子模擬程式GeFi研究時間尺度為從低頻MHD到低雜頻段、空間尺度為電子拉摩爾半逕到裝置尺寸下的實驗室電漿非線性物理機制，模擬低雜波在電漿邊界的非線性耦合。

結題摘要

完成了射線追蹤程式GENRAY、全波解程式TORLH、電流驅動程式CQL3D、粒子模擬程式GeFi的引入到EAST低雜波模擬中。利用射線追蹤、全波解程式研究了環效應對於填補EAST中低雜波譜間隙的作用，分析了環效應對於EAST裝置的特點以及局限性。利用全波解程式模擬了EAST裝置低溫度、低密度放電模式下的低雜波傳播、吸收，分別線上性吸收和準線性吸收情況下，和射線追蹤程式GENRAY結果進行了比較和分析。利用射線追蹤、全波解、以及包含散射模型的射線追蹤程式模擬分析了上一輪EAST裝置中高溫、高密度下的低雜波吸收，通過和實驗結果的對比讓我們確信全波效應以及散射效應對於實驗上得到的芯部功率沉積作用很大。利用射線追蹤/電流驅動耦合模型研究了EAST裝置低/高密度下的低雜波傳播和吸收，通過和實驗的對比，發現在低密度情況下快電子徑向擴散作用顯著，並對快電子徑向擴散係數在實驗、模擬、理論三方面進行了系統分析；在高密度情況下，低雜波的碰撞損失（尤其在刮削層中）非常顯著，可能是低雜波密度極限問題產生的重要原因。利用粒子模擬程式GeFi模擬了在EAST實驗參數範圍下的低雜波的激發、傳播、模轉換，和線性理論的色散關係符合較好。利用一維平板模型下全波模擬分析，發現對於密度梯度較大的情形，在低雜波快慢波模轉換區域，反射率、模轉換率等因子與傳統理論差別較大，是傳統理論的一個重要修正。通過在射線追蹤程式中構造具有磁島模型的平衡位形，研究了磁島對於低雜波在EAST電漿中傳播、吸收的影響。