先进托卡马克中电子回旋波和快波联合非感应电流驱动的理论研究

在先进托卡马克聚变堆级等离子体条件下，从理论上开展利用电子回旋波（ECW）和快波(FW)联合非感应驱动等离子体电流的相关物理问题的研究。首先，从等离子体平衡方程出发研究了托卡马克中等离子体的平衡位形；然后，利用等离子体平衡信息和色散关系，采用程函近似方法，求解波迹方程得到电子回旋波在托卡马克等离子中的波迹。与此同时，求解快波在等离子体中的全波方程，得到快波产生的电场，以获得电子在速度空间中受快波和电子回旋波电场作用下产生的准线性扩散系数。进而沿电子回旋波的波迹数值求解 Fokker-Planck 方程，求出两波联合驱动电流。研究表明，在Tokamak全域条件下，由于捕获粒子效应的存在，快波和电子回旋波联合驱动电流时，存在非常强的负协同效应。最后，研究了电子回旋波输入功率、极化成分，快波扩散系数等物理因素对此种负协同效应的影响。本课题的研究成果对快波与电子回旋波联合电流驱动的实验开展、将来聚变堆的设计以及相关核聚变实验研究具有重要意义。