托卡马克边缘等离子体密度涨落对低混杂波电流驱动影响的理论研究
批准号:
11675073
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
龚学余
依托单位:
学科分类:
等离子体基本过程与特性
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李新霞、郑平卫、尹陈艳、向东、黄千红、尹岚、谢宝艺、钟翊君
中文摘要
低混杂波电流驱动是托卡马克装置稳态高性能运行的重要手段。目前实验上观测到等离子体高密度参数下低混杂波电流驱动效率快速降低被认为与托卡马克边缘等离子体密度涨落密切相关,波射线散射是边缘等离子体密度涨落的重要特征。本项目拟针对边缘等离子体密度涨落现象研究其导致的波射线散射对波传播轨迹、波功率沉积和波驱动电流效率的影响。一方面,基于电磁场麦克斯韦方程组,理论分析推导包含等离子体密度涨落效应的全波方程,获得该方程的数值求解方法;另一方面,根据实验装置参数建立相应的物理模型,根据数值求解获得的全波方程与ray-tracing程序和Fokker-Planck程序模块耦合,通过数值模拟研究边缘等离子体密度涨落的波散射对低混杂波电流驱动效率的影响,获得能够提高低混杂波电流驱动效率的优化的边缘等离子体参数。本项目的研究为托卡马克装置实验提供理论参考。
英文摘要
Lower hybrid current drive is essential for tokamak to approach steady-state operation, even for the plasma high mode discharge. The density fluctuations at the plasma edge is considered as an important candidate for the quickly decrease of the lower hybrid current drive efficiency in tokamak, where phenomenon of ray wave scattering occurs. In this project, the effect of ray wave scattering that induced by density fluctuations at plasma edge on the lower hybrid current drive efficiency will be discussed. On the one hand, a theoretical analysis of the density fluctuations on the full wave equation will be done based on the Maxwell field equations. On the other hand, we propose a physical model including the plasma density fluctuations at edge, the obtained full wave calculation subroutine is to couple with the ray-tracing code and the Fokker-Planck code, and a careful study of the lower hybrid current drive efficiency in the presence of edge density fluctuation will be carried out. Consequently, an optimization of plasma parameters at the tokamak edge with high current drive efficiency is obtained. The projection is of great significance to the tokamak experiment with lower hybrid wave operation.
针对本项目的研究目标和研究内容,开展了积极的理论和数值模拟研究。一方面,建立了包含等离子体密度涨落效应的理论计算模型,并与ray-tracing程序和Fokker-Planck程序模块耦合,获得了计算方程的数值求解方法;另一方面,依托国内外装置,从多方面仔细深入模拟研究了托卡马克等离子体边缘密度涨落对低杂波电流驱动效率的影响。获得了托卡马克边缘等离子体中高低场侧的模拟结果,研究了低混杂波高平行折射率分量对等离子体电流驱动影响,研究了边缘局域模对低混杂波电流驱动的影响,发现了托卡马克边缘即离轴位置上低混杂波与电子回旋波Ohkawa机制联合电流驱动的新协同效应,在EAST托卡马克装置上做了低杂波电流驱动等离子体环向旋转实验研究,并在这些研究中总结了低杂波电流驱动优化方案;同时,也研究了快波电流驱动、螺旋波电流驱动以及旋转磁岛诱发的快离子输运相关的物理问题对托卡马克边缘等离子体的影响,尝试从更深层的角度揭示边缘等离子体密度涨落的物理本质,得出优化低杂波电流驱动效率的方案。总之,完成了项目的各项研究任务。
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DOI:
10.16568/j.0254-6086.201901002
发表时间:
2019
期刊:
核聚变与等离子体物理
影响因子:
--
作者:
[王杰, 向东, 曹锦佳, 龚学余]
通讯作者:
龚学余
On current drive by Ohkawa mechanism of electron cyclotron wave in large inverse aspect ratio tokamaks
大反展弦比托卡马克电子回旋波电流驱动大川机制研究
DOI:
10.1088/1741-4326/aaa338
发表时间:
2018-01
期刊:
Nuclear Fusion
影响因子:
3.3
作者:
[Zheng Pingwei, Gong Xueyu, Lu Xingqiang, He Lihua, Cao Jingjia, Huang Qianhong, Deng Sheng]
通讯作者:
Deng Sheng
DOI:
10.19431/j.cnki.1673-0062.20190419.011
发表时间:
2019
期刊:
南华大学学报(自然科学版)
影响因子:
--
作者:
[邢英豪, 向东, 曹锦佳, 尹岚, 李慧, 龚学余]
通讯作者:
龚学余
Comparative study of Fisch-Boozer and Ohkawa current drive mechanisms for electron cyclotron waves
电子回旋波 Fisch-Boozer 和 Ohkawa 电流驱动机制的比较研究
DOI:
10.1063/1.5027609
发表时间:
2018-07
期刊:
Physics of Plasmas
影响因子:
2.2
作者:
[Zheng P W, Gong X Y, Lu X Q, Cao J J, He L H, Huang Q H, Deng S, Lin J F, Zhong Y J]
通讯作者:
Zhong Y J
DOI:
--
发表时间:
--
期刊:
计算物理
影响因子:
--
作者:
[林家帆, 郑平卫, 龚学余, 邓盛, 姜欣辰]
通讯作者:
姜欣辰
共 20 条
磁约束聚变装置中离子回旋波和中性束注入联合加热的协同效应研究
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批准号:12075114
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2020
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负责人:龚学余
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依托单位:
电子回旋波抑制托卡马克装置撕裂模不稳定性的理论研究
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批准号:11375085
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项目类别:面上项目
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资助金额:88.0万元
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批准年份:2013
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负责人:龚学余
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依托单位:
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
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批准号:11075073
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项目类别:面上项目
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资助金额:46.0万元
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批准年份:2010
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负责人:龚学余
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依托单位:
先进托卡马克中中性束注入加热下的自举电流研究
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批准号:10775066
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2007
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负责人:龚学余
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依托单位:
先进托卡马克中的快波电流驱动
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批准号:10475039
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项目类别:面上项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2004
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负责人:龚学余
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依托单位:
先进托卡马克的非感应电流驱动
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批准号:10275032
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项目类别:面上项目
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资助金额:12.0万元
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批准年份:2002
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负责人:龚学余
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依托单位:
先进托卡马克中的自举电流
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批准号:19875083
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项目类别:面上项目
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资助金额:6.5万元
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批准年份:1998
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负责人:龚学余
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依托单位:
国内基金
海外基金