SPIDER装置中射频感应耦合加热的二维电磁模拟
等离子体物理
2023-05-17 v1
摘要
SPIDER是MITICA的原型离子源，MITICA是为ITER托卡马克设计的大尺寸中性束加热系统。它包括八个驱动器用于加热并维持感应耦合等离子体(ICP)。由于其近圆柱对称性，射频(RF)有源电流与源等离子体之间的耦合采用二维电磁方法研究，其中等离子体电导率使用文献中简化的表达式。等离子体吸收功率以及感应等离子体电流对降低驱动器电感的影响基于SPIDER专门的S16实验活动(约2020年)的数据：等离子体电子密度量级为 m，电子温度 eV；中性气体压强 Pa，每个驱动器净功率高达 kW。研究发现，等离子体电导率不能仅由与局域碰撞过程相关的摩擦力解释。包含与非局域过程相关的有效碰撞频率似乎也不足以解释实验信息。只有当RF磁场更强处的电导率降低时，加热功率和驱动器电感才能被较好地复现。我们给出了SPIDER中两类等离子体的首个二维电磁ICP计算，分别为无外加静磁场和附加静磁场的情况。根据这些模型，SPIDER首批驱动器的功率传输至等离子体的效率约为50%。
引用
@article{arxiv.2305.09395,
title = {2D electromagnetic simulations of RF heating via inductive coupling in the SPIDER device},
author = {D. López-Bruna and P. Jain and M. Recchia and B. Zaniol and E. Sartori and C. Poggi and V. Candeloro and G. Serianni and P. Veltri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.09395},
year = {2023}
}
备注
33 pages, 13 figures