Введение к работе
Актуальность, в настоящее время термоядерные исследования на жемаках вступают в фазу тритиевых экспериментов на смеси їйтерия с тритием и вплотную подходят к созданию >монстрвционкого тскамзхз-реактора, задачей которого Оудот-зследование режимов с мощным нагревом плазмы термоядерными -частицами и стационарным самоподдерживающимся горением. )явлвние в плазме энергичного а- компонента является основным гличием тритиевых экспериментов от нынешних, которые проводятся і дейтбрии. Вопрос о поведении Оыстрых а-частиц непосредственно *язан с самой возможностью осуществления семоподдерживаидейся $акции горения. В то же время эксперименты на крупных установках Jr.TFTn.Dlli-D показывают, что наличие в плвзмэ быстрых частиц сазывает существенное влияние на поведение плазмы-. В частности, эследкие эксперименты на гокамаках TPTR я DIII-D показали, что гсокоэнергичяые ионы пучка могут эффективно возбуждать )бстванкыа альфвеноЕские' волны в плазме токамака, которые в свою' сэредь воздействуют на быстрые ионы и приводят к большим потерям >следгап. Указанные эффекты могут существенно ограничить іраметра будущих гокамаков-реакторов, и поэтому вопрос о їханизмах возбуждения и подавления указанных неустойчнвостей юдставляется важным для физики токомаков. Важнейшей особенностью гажения а-частиц в тскамакэ является конечнвя радиальная пшрияа : дрейфовых орбит.
Цель работы СОСТОИТ В ТЄОрЄТИЧЄСКОМ ИЗучеНИИ ВЛИЯНИЯ
гаклассических эффектов на поведение высокоэнергичныз а-часткц в тзме токамака и, в том числе, на возможность возбуадения
глобальных альфвеновских собственных мод в токамаке.
Научная новизна. РазрабОТШ ЧИСЛ8ННЫЙ КОД рвШвНИЯ
кинетического уравнения с учетом произвольной ширины орбит, описывающего функцию распределения высокоэнергичных заряженных продуктов термоядерных реакций - а-часищ в реальной геометрии плазмы- Рассмотрен как стационарный случай, так и нестационарный -при адиабатическом сжатии в токамаке с сильним полем ТСП. .
Получены уравнения, описывающие нагрев энергичных ионов в плазме при адиабатическом сжатии.
С использованием численного кода получены радиальные зависимости основных характеристик а-компонента плазмы: давления, плотности тока., анизотропии давления как в центральной, так и в периферийной областях плазменного шнура токамака с адиабатическим сжатием ТОТ. Показано, что даже в токамаке типа проектируемого ITER в средней части плазменного шнура анизотропия функции распределения а-частиц, обусловленная неоднородностью источника а-частиц, может быть существенной.
При изучении влияния а-частац на неустойчивость собственных альфвеновских мод рассмотрены случаи черепковского резонанса пролетных частиц и резонанса вепертых частиц на баунс частотах и дрейфовой частоте с указанными модами. Возбуждение. ГАСМ (глобальных альфвеновских собственных мод) и ТАСМ (тороидальных альфвеновских собственных мод) возможно за счет анизотропного механизма, обусловленного анизотропией функции распределения а-частиц в пространстве схоростой. Приведена оценки инкрементов и порогов анизотропной термоядерной микрокоустойчивости альфвеновских волн.
Исследовано столкновительное затухание ТАСМ мод, ранее
изучавшееся для ГАСМ и несобственных альфвеновских мод и являющееся основным для рассмотренных колебаний. Рассчитаны пороги , градиентной неустойчивости по рц (отношению давления а-часгиц к давлению магнитного поля). Приведеш результаты расчета инкрементов и декрементов неустойчивости В ЗЕЕІЇСІІМОСТК от основных параметров плазмы.
Научная п практическая ценность работы.. ПолучеШШв В
диссертации результаты могут бцть использованы при исследовании широкого круга задач как теоретических, так и прккладішх. К, ним относятся: расчет параметров а-компонента плазмы, вычисление потоков в детектор удеркиваемых а-чвстиц при активной и наудврйшааных а-часткц при пассивной диагностиках, изучение возможности неустойчивости ТАСН с учетом столкновительного затухания на запертых электронах, а также анизотропной неустойчивости ' на а-частицах. Так, предварительные оценки позволяют удовлетворительно описать последние эксперименты по возбуждению ГАСМ на установках 5PTR и DIII-D.
Результаты могут быть использованы при анализе экспериментальных данных по диагностике а-Ч8стиц в качестве точки этсчета для оценки влияния на них коллективных явлений в плазме, а также для изучения анизотропной неустойчивости других ветвей солебаний плазмы.
На защиту выносится:
1. Результаты численных расчетов функции распределения штврмялизовашшх а- частиц а ее моментов с учетом конечных )адаальшх отклонений дрейфовых траекторий л реальной геометрии шазш для стационарного и нестационарного - с адиабатическим' жатием разрядов.
-
Вывод уравнений, описывающих нагрев а-частиц в модели независимых частиц при сжатии плазмы.
-
Исследование анизотропного механизма неустойчивости на запертиі и пролетных а-частицах глобальных вльфвеновских собственных мод в токамаке, а также анизотропной ыикронаустойчивостн альфвеновских волн.
4. Результаты расчета затухания ТАСИ за счет столкновктельной
диссипации на запертых электронах. Вывод об устойчивости ТАСМ с
низкими п и о возможной неустойчивости мод с высокими п з токамаке
ITER, обусловленной градиентом* плотности а-частиц. Пороги ;;
инкременты неустойчивоствй и их зависимости от параметров плазмы и
номеров т.
Апробация работы и пуСлмкаідии. ОСНОВНЫв - результаты
диссертации докладавались на семинарах отделов теории плазмы Ш-3 им. И.В.Курчатова и импульсной энергетики Троицкого института инновационных и термоядерных исследований в 1ела-1992гг.. на совещаниях МАГАТЭ "а-частицы в термоядерных исследованиях" в Киеве,1989, и в ГвтеОорго 1991 г. и опубликованы в семи работах.
струк-rjpa днесертацми. Диссертация состоит кз введения, трех глав и заключения. ОЛідий объем работы составляют 11* страниц, включая 21 рисунок. Список цитируемой литиратуры содержит 77 работ.
