【摘 要】
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聚变等离子体中的电流驱动和辅助加热对于环形磁约束装置的持续运行非常重要。射频波(包括低混杂波(LH),离子伯恩斯坦波(IBW),快波(FW)以及离子回旋波(ICW)等)作为一种经济高效
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聚变等离子体中的电流驱动和辅助加热对于环形磁约束装置的持续运行非常重要。射频波(包括低混杂波(LH),离子伯恩斯坦波(IBW),快波(FW)以及离子回旋波(ICW)等)作为一种经济高效的电流驱动和辅助加热手段,被认为是未来磁约束聚变电站不可或缺的一部分。目前射频波装置已经在各大实验装置上展现出了优异的性能,然而随着实验装置的密度逐渐提高,射频波特别是低混杂波的电流驱动效率出现巨大的下降。理论研究猜测边界区域的非线性过程可能是驱动失败的主要原因。目前的计算机模拟程序主要集中在使用线性或准线性模型来计算射频波的传播和吸收,研究非线性问题的能力十分有限。为研究其中的非线性物理过程,我们在VirtEx平台上开发了一套使用全动理学离子描述,回旋动理学电子描述的电磁模块。该模块使用一般的曲线坐标系,适用于环位形聚变等离子体的模拟。通过进行单粒子运动测试,场方程测试,我们对模块的正确性进行了细致的检验。在射频波模块的初步应用方面,我们验证了低混杂波和离子伯恩斯坦波在冷等离子体近似下的色散关系,结果与理论预期符合的很好。此模块可以用于研究射频波在等离子体内传播过程中发生的非线性效应,为实现有效的电流驱动和辅助加热提供计算机模拟上的支持。
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