Моделирование переноса примесей в пристеночной плазме токамака

• Автор: Амр Хашем Бакхит Абд Аал
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 113 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Актуальность работы
2.Целыо работы
3.Пристеночная плазма
3.1 упрощенные модели, влияние на процессы переноса в токамаке
3.2 Простейшие модели пристеночной плазмы
4. Двумерное моделирование процессов переноса в пристеночной плазме
4.1 Гидродинамическое описание заряженных компонентов плазмы
5.Примес и
5.1 Динамика примесей в основной плазме
5.2Динамика примесей в диверторном слое и в объеме дивертора
6.Дрейфовые (магнитные) слои
7.Выводы из обзора литературы. Постановка задачи
8.Научнаяновизн а
9.Структура диссертации
Глава1 Исходные уравнения для анализа переноса примеси пристеночной плазме токамаке
Продольная и перпендикулярная скорости
Баланс частиц
Продольный баланс сил для основных ионов
Продольный баланс сил для ионов примеси
Уравнение баланса энергии для основных ионов
Уравнения баланса энергии для ионов примесей
Г раничные условия
Структура радиального электрического поля в пристеночной области
Глава 2 Влияние электрических дрейфов на перенос примесей в пристеночной плазме токамака
Глава 3 Влияние электрических дрейфов на перепое примесей в пристеночной плазме токамака ЕЄУРТОК
Заключение
Литература
Введение
Вопросы взаимодействия горячей плазмы со стенкой термоядерного реактора, формирования пристеночной плазмы обсуждались еще А.Д.Сахаровым, Д.Н. Зубаревым и В.Н. Климовым на заре развития работ по управляемому термоядерному синтезу [1]. В последнее десятилетие исследование процессов, протекающих в пристеночной плазме токамака, вызывают у термоядерного сообщества особый интерес. Здесь следует сделать оговорку, что сам термин «пристеночная плазма» стал в настоящее время несколько расплывчатым поскольку им часто пользуются для обозначения и плазмы, находящейся непосредственно вблизи первой стенки токамака, и достаточно протяженной области на периферии плазменного шнура.
Ниже, говоря в общем смысле, под терминами «пристеночная» или «периферийная» плазма мы будем понимать периферийную область плазменного шнура, захватываемую рециклингом нейтральной компоненты, рис.1. Говоря о периферийной области плазменного шнура, прежде всего следует отметить многообразие и сложность процессов, протекающих в ней. Здесь и контакт плазмы с материальной поверхностью, и, как следствие, образование и рециклинг примеси; сильное влияние радиационных потерь энергии; наличие большого количества нейтрального водорода; существенная неоднородность параметров плазмы на магнитной поверхности; неамбиполярность переноса частиц и т. д. Кроме того, необходимо учесть,
таким же, как и в случае нормальной ориентации магнитного поля к пластине. Однако поскольку обычно ре<< А,0, уход электронов на пластину поперек силовых линий оказывается возможным при больших углах наклона. Это объясняет показанное на рис.6 слабое увеличение потенциала слоя с увеличением угла наклона.
Рассмотрим теперь особенности влияния дрейфов на поведение пристенчной плазмы в режимах большого рециклинга вблизи нейтрализующих пластин, которые, по-видимому, более типичны для диверторной конфигурации разряда. Характерным признаком таких режимов является сильная неоднородность параметров плазмы в диверторной области вдоль магнитного поля. Это обстоятельство, как указывалось выше, и приводит к большим конвективным потокам частиц и энергии в радиальном направлении, существенно влияющим как на процессы переноса в пристеночной области, так и на удержание плазмы в токамаке в целом [34]. Для получения простейших оценок степени влияния дрейфов на удержание плазмы в режимах с высоким рециклингом будем считать, что энергообмен между электронами и ионами происходит достатчно быстро, так что магнитного поля помимо конвективного движения плазмы могут определяться неким аномальным процессом.
Скорость течения плазмы вдоль магнитного поля в режимах с большим рециклингом обычно мала, так что с хорошей точностью можно считать, что давление плазмы Р постоянно вдоль магнитного поля. Тогда плотность потока плазмы Гг вдоль малого радиуса тора г ,обсловленного как дрейфом в