CASTOR托卡马克边缘温度涨落与密度涨落的特殊关系

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)核工业西南物理研究院 作者:刘海峰

  在CASTOR托卡马克边缘,通过对能量分布函数b-i Maxwell分布电子的温度涨落和密度涨落的研究,本文导出了在径向位置上电子密度涨落和温度涨落相位差为π,并且得到温度相对涨落是电流相对涨落与密度相对涨落差的2倍。PopovTK等的实验结果证明了本文理论推导的正确性。

  关键词: CASTOR托卡马克;能量分布函数;相位差

  基金项目: 漂移波湍流引起的反常输运理论研究项目;; ITER国内配套项目(2009GB101002)

  在等离子体诊断中, 静电探针在探测等离子体参数时有非常高的时间分辨率和空间分辨率。在有外磁场的等离子体中, 由于磁场对等离子体的作用使得I-V 特征曲线在超出等离子体悬浮电压时被扭曲变得很难解释, 因此在托卡马克边缘只有在等离子体悬浮电压附近的I-V 特征曲线才经常用来计算等离子参数。这种方法常假设电子是符合Maxwellian 分布, 但有些实验已经得出电子不是属于Maxwellian 分布。在文献中假设电子符合b-i Maxwellians 分布, 是由高温度低密度和低温度高密度双群电子组成。

  在文献中, 对高温低密度那部分电子做了详细的讨论和解释, 这部分电子的存在对托卡马克边缘处电子探针和通道探针测量电子温度会造成很大的误差 。因此知道电子分布函数是非常有意义的, 它可以被用来计算等离子体中的输运过程, 等离子体与壁的作用, 等离子边缘涨落等。在探测托卡马克装置边缘粒子的涨落过程中, 由涨落而引起的输运一直都认为是等离子体密度涨落和电势涨落引起的, 而忽略温度的涨落。这些涨落已经证明是辐射不稳性造成的。而辐射不稳定性是由电子温度涨落和密度涨落两个耦合机制引起的 , 在这两个参数涨落耦合过程中,当电子温度涨落升高时, 密度涨落就会下降, 而引起辐射不稳定性的增强。

  实验上测得了很强的辐射不稳定性, 这也证明了温度涨落的存在。又是由于辐射不稳定性的驱动, 温度和密度涨落耦合又被加强 。因此不能忽略温度涨落, 温度涨落可以达到密度涨落的程度。本文是通过对能量分布函数b-iMaxwell 分布电子的温度涨落和密度涨落的分析, 得到在径向位置上电子密度和温度的涨落相位差为, 还得到了温度相对涨落是电流相对涨落与密度相对涨落差的2 倍。

  本文通过对在CASTOR 托卡马克边缘, 能量分布函数b-i Maxwell 分布电子的温度涨落和密度涨落的研究, 得到在径向位置上电子密度的涨落和温度的涨落相位差为􀀁, 并且得到温度相对涨落是电流相对涨落与密度相对涨落差的2 倍, 。在LCFS 层附近温度涨落与密度涨落是相当的, 因此对于CASTOR 托卡马克边缘涨落问题, 就不能只考虑密度涨落和悬浮电压涨落, 温度涨落也是一个显著因素。

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