EAST快離子波紋損失研究.pdf

1、受控核聚變磁約束裝置中的快離子約束問題對輔助加熱效率和聚變產(chǎn)出非常關(guān)鍵，快離子的來源一般由輔助加熱和背景等離子體的熱核聚變反應(yīng)產(chǎn)生，因此在磁約束裝置中除了背景等離子體中的電子、離子和中性粒子外，還有能量高很多的快離子。由于快離子較大的軌道漂移和速度，其與等離子體以及電磁場的相互作用同熱粒子不同，快離子損失問題就是研究在托卡馬克磁場位形下帶電粒子的行為。
　　由于托卡馬克裝置環(huán)向場線圈固有的分立性，其磁場不再是簡化分析中的軸對稱位形

2、，環(huán)向場具有波紋度分布。在此波紋場影響下，快離子可能通過波紋磁阱俘獲或者波紋隨機(jī)擴(kuò)散機(jī)制損失掉。本文根據(jù)EAST裝置波紋場分布情況，依托EAST裝置2014年夏季物理實驗，開展了快離子波紋損失的相關(guān)研究。在EAST裝置輔助加熱系統(tǒng)中重點針對加熱機(jī)制清楚，效果良好的中性束注入下的快離子波紋損失情況進(jìn)行了數(shù)值計算和物理分析，除不同等離子體電流、不同注入角度下的快離子波紋損失觀察實驗外，還開展了通過短脈沖中性束注入來研究快離子行為的實驗提案。

3、分析表明，當(dāng)?shù)入x子體電流較小時，快離子的波紋損失份額較大，主要是因為較高的安全因子引起波紋隨機(jī)擴(kuò)散區(qū)域的增大;當(dāng)快離子分布較垂直磁力線時，波紋損失份額也較大，主要是因為有更多份額的捕獲粒子，而通行粒子經(jīng)過托卡馬克磁場的旋轉(zhuǎn)變換，可以基本不受波紋場的影響。此外，聚變反應(yīng)產(chǎn)生的快離子在EAST等中型裝置中較難通過實驗觀察到，為了對快離子來源中非常重要的聚變產(chǎn)物3.5MeV的alpha粒子在波紋場中的約束情況進(jìn)行分析，本文還根據(jù)目前中國聚變工