多模阿尔芬快粒子输运与损耗：数值模拟与实验观测
等离子体物理
2013-11-12 v1
摘要
在 ASDEX Upgrade 的许多放电过程中，由于阿尔芬间隙模、反剪切阿尔芬本征模或局域于核心的贝塔阿尔芬本征模，可以观测到快粒子损耗。本文首次针对 ASDEX Upgrade 聚变装置中的实验条件，对不同等离子体平衡态（特别是不同且非单调的 剖面）进行了模拟。所使用的数值工具是 HAGIS 代码的扩展版本 [Pinches'98, Br"udgam PhD Thesis, 2010]，该版本除了计算内部等离子体体积内的粒子运动外，还能计算容器壁之间真空区域内的粒子运动。在本工作中，实现了一致的快粒子分布函数，以表征由 ICRH 少数组分加热产生的强各向异性快粒子群。此外，HAGIS 被扩展以使用由回旋动理学本征值求解器 LIGKA [Lauber'07] 计算的更现实的本征函数。这些模拟的主要目的是为快离子损耗测量提供理论基础进行解释。我们对快粒子损耗进行了建模，并与实验测量结果 [Garc\'ia-Mu\~noz'10] 进行了直接比较。快粒子损耗的相空间分布和模关联特征使其可被表征为瞬发、共振或扩散（非共振）类型。数值结果复现了实验发现。研究发现，在低能区（约为出生能量的 1/3），特别是在多模情景（具有不同模频率）下，由于共振的相空间重叠导致所谓的 domino [Berk'95] 输运过程，会发生大量扩散损耗。在反转 剖面平衡态中，径向延展的全局模与大粒子轨道的结合会导致能量低至出生能量 1/10 的损耗。
引用
@article{arxiv.1311.2461,
title = {Multi-mode Alfv\'enic Fast Particle Transport and Losses: Numerical vs. Experimental Observation},
author = {Mirjam Schneller and Philipp Lauber and Roberto Bilato and Manuel García-Muñoz and Michael Brüdgam and Sibylle Günter and the ASDEX Upgrade Team},
journal= {arXiv preprint arXiv:1311.2461},
year = {2013}
}
备注
16 Pages, 17 Figures