《托卡馬克電漿旋轉和徑向電場的物理機制研究》是依託中國科學技術大學，由王少傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：托卡馬克電漿旋轉和徑向電場的物理機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王少傑
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目將研究托卡馬克中電漿（平均）轉動和徑向電場產生的物理機制以及外部動量注入對轉動和徑向電場的影響。首先從新經典多流體動量方程出發，分析研究無外部動量注入情況下旋轉和徑向電場產生的機制；關鍵是了解多流體動量方程中極化效應和粘滯效應對徑向電流的貢獻。其次探索外部手段控制旋轉和徑向電場的機制。我們將從包括外部動量源的流體動量方程出發，分析外部動量注入影響轉動和徑向電場的機制。關鍵問題是分析粘滯效應；由於環向對稱性決定了新經典環向粘滯為零，需要討論環向粘滯的反常過程；我們將採用已有的反常環向粘滯理論模型。將我們的結果與已有的實驗比較，以求初步建立旋轉和徑向電場的控制理論模型。
結題摘要
本項目主要研究托卡馬克徑向電場與環向轉動以及相關的輸運問題。取得了如下重要成果。 （1）完成了美國麻省理工大學C-mod裝置上低混雜波驅動托卡馬克電漿環向旋轉實驗的模擬工作。我們的模擬結果與C-mod的實驗數據符合很好。（2）將迴旋動力學方程發展成輸運方程形式。（3）完成了非線性迴旋動力學規範不變性的證明。（4）採用半拉格朗日方法，完成了托卡馬克測地聲模的漂移動力學大規模並行模擬程式的自主開發與調試，在此基礎上完成了多離子成分托卡馬克測地聲模的數值模擬。（5）利用我們提出的I-變換方法，將不規則運動與規則運動解耦，從一般的弗拉索夫方程出發發展了非線性弱湍流輸運理論，可以統一地描述準線性輸運和非線性隨機輸運。（6）將基於I-變換方法的湍流輸運理論推廣到迴旋動力學情形，得到了迴旋動力學非線性湍流散射項。（7）用我們之前發展的I-變換方法，對靜電湍流引起的平行動量輸運開展了系統的理論研究，證明了存在巨觀流動情形下湍流輸運的Onsager對稱關係，基於這一結果對反常動量輸運中的殘餘Renolds協強給出了清晰的物理解釋。（8）利用我們之前發展的I-變換方法，對射頻波引起的平行動量輸運開展了系統的理論研究。系統地揭示了射頻波引起的粒子、能量以及平行動量的再分配。（9）開展了邊界離子軌道損失引起同電流方向旋轉的理論研究。指出了之前國際同行在研究同類問題時的一個關鍵錯誤，得到了與實驗觀測的邊界旋轉一致的理論結果。（10）開展了內部輸運壘對類ITER托卡馬克反應堆中阿爾法粒子加熱的影響的數值模擬研究。結果表明導心軌道寬度效應對加熱剖面和氦灰的源項分布有重要的影響。這為後續研究燃燒電漿中徑向電場打下了基礎。（11）完成了基於湍流非線性散射理論的一維非線性VLASOV-泊松問題的數值研究。通過模擬線性和非線性朗道阻尼問題和一維電子朗繆爾湍流，驗證了我們的理論和算法，從而為下一步工作打下了堅實的基礎。（12）開展了托卡馬克轉動影響測地聲模的研究。
