多束中性束注入驱动多种高能粒子体系中阿尔芬本征模稳定性研究
等离子体物理
2019-06-14 v1
摘要
本研究旨在分析 DIII-D 和 LHD 放电中多种高能粒子(EP)种类对阿尔芬本征模(AE)的去稳作用。我们采用约化 MHD 方程描述全三维系统中极向磁通与涡度环向分量的线性演化,并耦合高能粒子种类的密度与平行速度矩方程,其中包含声模、抗磁电流和螺旋耦合的效应。我们利用闭合关系加入朗道阻尼与共振去稳效应。多束 NBI 线的模拟显示出三种不同机制:非阻尼机制(多束 AE 增长率大于各单独 NBI 线去稳的 AE 增长率)、相互作用机制(多束 AE 增长率小于单束 NBI 的 AE)以及阻尼机制(AE 被抑制)。在阻尼机制下运行需要具有不同密度剖面平坦度或梯度位置的高能粒子种类。此外,若组合 NBI 线具有相近的束温度且 EP 密度剖面更平坦的 NBI 线其 beta 增大,则相互作用机制中的 AE 增长率会进一步降低。随后,在 DIII-D 高极向 beta 与 LHD 低密/低磁场放电的多束 NBI 情形下确定了优化趋势,以及在阻尼与相互作用机制下运行的位形要求。DIII-D 模拟显示 n=2 至 6 的 AE 增长率下降,而 LHD 情形中 n=1 的 AE 被稳定。LHD 模拟中的螺旋耦合效应导致 n=2,-8,12 螺旋族从相互作用机制向阻尼机制转变。
引用
@article{arxiv.1906.05701,
title = {Study of Alfven Eigenmodes stability in plasma with multiple NBI driven energetic particle specie},
author = {J. Varela and D. A. Spong and L. Garcia and Y. Todo and J. Huang and M. Murakami},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.05701},
year = {2019}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:1807.04380, arXiv:1906.05700