《離子損失區變化與H模同位素效應關係的研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由張曉東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：離子損失區變化與H模同位素效應關係的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張曉東
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
H模功率閾值的同位素效應在世界許多裝置上均有報導，大部分裝置的實驗結果總體相似，有少部分裝置效應不明顯，可以確定的是，同位素效應在暗示H模功率閾值與離子有直接關係，部分表現出離子質量和電荷數的重要作用。我們用離子能量、磁矩和角向正則動量三個運動常量所確定的粒子導心近似方程分析邊界離子的損失條件，可以方便而精確地計算離子在初始速度空間中的軌道損失區域和給定負徑向電場時離子損失區域的變化，同時還可以精確計算不同質量和核電荷數離子的損失率。負徑向電場一直伴隨H模出現，並且被認為是邊界離子直接損失的結果，通過分析計算L-H轉換過程中的同位素效應，特別是分析研究不同質量和核電荷數離子的損失差異性，對探索理解負徑向電場的產生機制以及H模的形成機制有較大幫助。
結題摘要
在本基金的研究過程中我們利用用離子能量、磁矩和角向正則動量三個運動常量所確u定的粒子導心近似方程詳細分析了邊界離子的損失條件，比較精確地計算了離子在初始速度空間中的軌道損失區域和給定負徑向電場時離子損失區域的變化。研究發現負徑向電場的存在會產生通行粒子轉變為香蕉粒子和香蕉粒子轉變為通行粒子的過程，這個變化過程會使得負徑向電場與離子軌道損失產生相互作用。如果這種相互作用是互相促進的，那么這是離子軌道損失的正反饋效應，正反饋的最終結果會使負徑向電場達到一個較高的飽和值。反之，負反饋現象將會出現，負徑向電場只能達到一個較低的飽和值。這種離子軌道損失的分叉現象在其它文獻中尚未有報導。對於同電荷不同質量離子正反饋的閾值條件有較強的質量依賴性，質量越大閾值越低，然而對於復電荷態離子放電，由於不完全電離它的閾值會在一定範圍內變化，總體來說它的閾值大於最低電荷態閾值而小於最高電荷態閾值，具體閾值大小依賴於實驗中不同價態離子的含量與實驗數據相符合，對於多電荷態粒子放電我們的模型也成功地解釋了H模實驗中發現的He-4電漿功率閾值的電子密度依賴性。按照我們的研究同位素效應與H模實驗觀測的結果有著較好的符合。針對不同電荷態離子對H模閾值功率的影響，我們也研究了鋰化實驗中不同價態鋰離子對正反饋閾值功率的影響。研究發現在鋰化過程中，由於邊界區域碰撞頻率較高，並且中性氣體的密度很大，鋰電離並不完全，邊界區域會有大量一價鋰離子和二價鋰離子存在，一價和二價鋰離子的閾值條件小於氘離子，所以鋰化實驗能夠減小H模閾值功率。本基金的探索為理解L-H轉換機制進而控制L-H轉換提供了可能的研究方向。
