通行高能离子对新经典撕裂模的影响

摘要

本文分别研究了通行高能离子产生的环向力矩和极化电流对新经典撕裂模稳定性的影响。首先，利用漂移动力论方法，在求解共振产生的作用在磁岛上的环向力矩的过程中，重新考虑了电漂移的作用。结果表明在环向动量平衡方程中v＞0的通行高能离子与v＜0的通行高能离子作用恰好相反，当磁岛沿电子抗磁漂移方向传播时，前者趋向于使磁岛传播频率减小，后者趋向于使磁岛传播频率增大,通行高能离子产生的总的环向力矩几乎为零。接下来仅将v?0的通行高能离子所产生的环向力矩带入由环向动量平衡方程和修正的卢瑟福方程所组成的方程组中，数值结果表明：磁岛旋转频率与宽度并不随时间做稳定的周期性振荡。其次，利用漂移动力论方法，考虑了电漂移和磁漂移的作用，得到了通行高能离子产生的极化电流表达式，发现：v＞0和v＜0的两种通行高能离子产生的极化电流方向恰好相反，但它们对极化电流总的贡献并不为零。当w时（we是电子的抗磁漂移频率），将通行高能离子产生的极化电流与背景离子产生的极化电流进行比较，发现当通行高能离子的数密度足够大时，前者对新经典撕裂模稳定性的影响将变得不可忽略。最后将该极化电流的解析表达式带入饱和磁岛的色散关系中，得到了考虑高能通行离子时的饱和磁岛的阈值宽度，并且发现：v＞0的通行高能离子产生的极化电流对新经典撕裂模起稳定作用，v＜0的通行高能离子产生的极化电流对新经典撕裂模起不稳定作用，它们产生的总的极化电流对新经典撕裂模起稳定作用。

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第一章 引言

1.1磁约束受控核聚变与托卡马克装置

1.2新经典撕裂模概述

1.3研究背景与意义

第二章 漂移动力论方程

2.1一般形式的动力论方程

2.2高能离子的漂移动力论方程

第三章 通行高能离子产生的环向力矩

3.1磁岛附近的磁场和电场

3.2环向力矩的解析解

第四章 通行高能离子的环向力矩对新经典撕裂模的影响

4.1 归一化方程组

4.2 新经典撕裂模随时间演变的数值结果

第五章 相应于极化电流的扰动分布函数的求解

5.1磁岛附近的磁场和电场

5.2标量形式的漂移动力论方程及扰动方程

5.3 扰动方程中各项的量级比较

5.4扰动分布函数的求解

第六章 通行高能离子的极化电流对新经典撕裂模的影响

6.1极化电流的解析解

6.2 通行高能离子的极化电流对新经典撕裂模的影响

第七章 总结

7.1 总结

7.2 下一步需要进行的工作及进一步研究的问题

参考文献

致谢