作为高能粒子驱动阿尔芬本征模范式的Berk-Breizman模型
等离子体物理
2015-03-18 v1
摘要
在磁约束等离子体中实现持续核聚变依赖于对聚变反应产生的高能离子的有效约束。这类粒子会激发阿尔芬本征模(AEs)，从而显著降低其约束性能，并对未来反应堆的真空室构成威胁。为了开发诊断和控制方案，需要更好地理解等离子体波与高能粒子之间共振相互作用的线性和非线性特征。在单个孤立共振的情况下，该问题与所谓的Berk-Breizman (BB)问题同构，后者是经典静电“驼峰-尾部”问题的扩展，包含了热等离子体的外部阻尼和碰撞。开发了一个半拉格朗日模拟代码COBBLES来求解初值BB问题。在实验相关条件下，不稳定性的非线性行为被分类为稳态、周期性、混沌和频率扫频（啁啾）等状态。混沌状态被证明可延伸到线性稳定区域，并提出了这种亚临界不稳定性的机制。针对非线性啁啾特性，如扫频速率、寿命和不对称性，开发并验证了解析和半经验定律。长时间模拟证明了准周期啁啾状态的存在。碰撞拖曳和扩散被证明对于再现实验中观察到的主要啁啾事件与静止期交替出现的现象至关重要。基于这些发现，开发了一种COBBLES模拟与啁啾AE实验之间的拟合程序。该程序可得出局部线性驱动率和外部阻尼率，并应用于JT-60U和MAST托卡马克上的环向性阿尔芬本征模(TAEs)。这表明存在相对远离边际稳定性的TAEs。
引用
@article{arxiv.1101.5440,
title = {The Berk-Breizman Model as a Paradigm for Energetic Particle-driven Alfven Eigenmodes},
author = {Maxime Lesur},
journal= {arXiv preprint arXiv:1101.5440},
year = {2015}
}