托卡马克等离子体密度分布对离子回旋波与等离子体耦合的影响

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1、第３５卷第２期低温物理学报Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．２２０１３年４月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＯＷＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥＰＨＹＳＩＣＳＡｐｒｉｌ２０１３托卡马克等离子体密度分布对离子回旋波与等离子体耦合的影响＊王菲１１，２３２１龚学余杜丹任玉虎李景春１南华大学核科学技术学院，衡阳４２１００１；２南华大学电气工程学院，衡阳４２１００１；３南华大学数理学院，衡阳４２１００１收稿日期：２０１２－１２－０３；修回日期：２０１３－０２－１５【摘要】采用等离子体平板模型和三维天线模型数值模拟离子回旋波与等离子体的耦合过程，得到天线耦合功率分别随中心区等离子体密度、抛物线区边缘密度、刮削层边缘密度变化的关

2、系．模拟结果表明：在其他实验参数一定的条件下，增大中心区等离子体密度或刮削层密度，以及减小抛物线区或指数衰减区的密度梯度均可使离子回旋波更好地与等离子体耦合．关键词：等离子体密度，离子回旋共振加热，天线耦合功率ＰＡＣＣ：５２５０Ｇ，５２４０Ｆ，５２４０Ｄ，５２３５ＨＩＮＦＬＵＥＮＣＥＯＦＰＬＡＳＭＡＤＥＮＳＩＴＹＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮＩＮＴＯＫＡＭＡＫ＊ＯＮＣＯＵＰＬＩＮＧＯＦＩＯＮＣＹＣＬＯＴＲＯＮＷＡＶＥＷＩＴＨＰＬＡＳＭＡ１１，２３２１ＷＡＮＧＦｅｉＧＯＮＧＸｕｅ－ｙｕＤＵＤａｎＲＥＮＹｕ－ｈｕＬＩＪｉｎｇ－ｃｈｕｎ１ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎ

3、ｏｌｏｇｙ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａ，ＨｕｎａｎＨｅｎｇｙａｎｇ４２１００１；２ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａ，ＨｕｎａｎＨｅｎｇｙａｎｇ４２１００１；３ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａ，ＨｕｎａｎＨｅｎｇｙａｎｇ４２１００１Ｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２０１２－１２－０３；ｒｅｖｉｓｅｄｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２０１３－０２－１５【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＴｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆＩｏｎｃｙｃｌｏｔｒｏ

4、ｎｗａｖｅｗｉｔｈｐｌａｓｍａｉｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇａｐｌａｓｍａｓｌａｂｍｏｄｅｌａｎｄａｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎｔｅｎｎａｍｏｄｅｌ．Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆａｎｔｅｎｎａｃｏｕｐｌｉｎｇｐｏｗｅｒｖｅｒｓｕｓｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｒｅｇｉｏｎｏｆｐｌａｓｍａｄｅｎ－ｓｉｔｙｏｒｐａｒａｂｏｌｉｃｆｒｉｎｇｅｄｅｎｓｉｔｙｏｒｔｈｅｓｃｒａｐｅ－ｏｆｆｌａｙｅｒｅｄｇｅｄｅｎｓｉｔｙａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｎｄｅｒｃｅｒｔａｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，Ｉｏｎｃ

5、ｙｃｌｏｔｒｏｎｗａｖｅｉｓｂｅｔｔｅｒｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｐｌａｓｍａｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｒｅ－ｇｉｏｎｏｆｐｌａｓｍａｄｅｎｓｉｔｙｏｒｔｈｅｓｃｒａｐｅ－ｏｆｆｌａｙｅｒｄｅｎｓｉｔｙ，ａｓｗｅｌｌａｓｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｄｅｎｓｉｔｙｇｒａｄｉｅｎｔｏｆｔｈｅｐａｒａｂｏｌｉｃｒｅｇｉｏｎｏｒｔｈｅｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｆａｌｌ－ｏｆｆｒｅｇｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｌａｓｍａｄｅｎｓｉｔｙ，Ｉｏｎｃｙｃｌｏｔｒｏｎｒｅｓｏｎａｎｃｅｈｅａｔｉｎｇ（ＩＣＲＨ），ＡｎｔｅｎｎａｃｏｕｐｌｉｎｇｐｏｗｅｒＰＡＣＣ：５２５０Ｇ，５２４０Ｆ，５２４０Ｄ，５２３５Ｈ＊

6、国家自然科学基金（批准号：１１０７５０７３，１１２０５０８６）和高等学校博士学科点专项科研基金（批准号：２０１１４３２４１１０００１）＊ＰｒｏｊｅｃｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（ＧｒａｎｔＮｏｓ．１１０７５０７３，１１２０５０８６）ａｎｄｔｈｅＳｐｅｃｉａｌｉｚｅｄＲｅｓａｒｃｈＦｏｕｎｄａ－ｔｉｏｎｆｏｒＤｏｃｔｏｒａｌＰｒｏｇｒａｍｏｆＨｉｇｈＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（ＧｒａｎｔＮｏ．２０１１４３２４１１０００１）．１３４低温物理学报第３５卷（Ⅱ）Ｎ（ｘ）＝Ｎ（Ｎ）·｛１－１＋０－Ｎ１［（ｘ＋ａ）／（ａ

7、）］２｝－ａ１引言１１－ａ２１≤ｘ＜－ａ２（ｘ＋ａ）／（ａ－ａ）（Ⅲ）Ｎ（ｘ）＝Ｎ１·ｅ２３２－ａ２"ｘ＜－ａ３离子回旋共振加热（ＩＣＲＨ）是核聚变实验装置－１－Ｎ（Ⅳ）Ｎ（ｘ）＝Ｎ２－（Ｎ１·ｅ２）·（ｘ＋如ＥＡＳＴ、ＪＥＴ、ＴＯＲＥＳＵＰＲＡ、ＡＬＣＡＴＯＲＣ－ａ４）／（ａ３－ａ４）－ａ３≤ｘ≤－ａ４［１～４］ＭＯＤ等的重要辅助加热手段之一．在利用离子纵向磁场Ｂ（ｘ）＝Ｂ０／（１．０＋（ｘ＋ａ