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自从Fisch提出低杂波电流驱动的理论以来,低杂波电流驱动是非感应电流驱动的重要手段之一,国内外托卡马克装置上都单独或协同地利用它实现非感应电流驱动。
关于低杂波与等离子体耦合最早的是一维平板模型。这种模型有局限性:即没有考虑到波导天线阵列上下排之间的相位差以及由于相位差造成的电磁干扰。该耦合模型对于圆形截面的托卡马克装置是适用的。对于EAST全超导托卡马克的非圆截面而言,需要发展一种更符合实际的耦合模型。
在非圆截面下,低杂波与等离子体相互作用的耦合模型采用的为二维曲面耦合模型。假定天线端面是二维曲面而等离子体为一直等离子体柱,同时考虑同一排之间的环向相位差和上下排之间的极向相位差,等离子体密度模型仍采用线性梯度模型。在柱坐标系下,通过求解天线端面、真空区域、等离子体柱处的电磁场的解,在交接面处运用电磁场连续性条件和阻抗匹配条件,分别得到了天线在极向方向和环向方向上的耦合功率谱。由于极向波矢的存在会带来低杂波进入等离子体后入射方向发生改变。借助于低杂波电流驱动程序,研究了极向波矢对波在等离子体中的传输、功率沉积和电流驱动的影响。初步结果研究表明有可能通过调整极向相位差改变驱动电流的分布。
最后,在EAST装置上开展并分析了低杂波与等离子体耦合的相关实验,为今后EAST上低杂波实验奠定了基础。