Влияние высокочастотного нагрева на ионную компоненту плазмы в токамаке ФТ-1

• Автор: Серебреный, Георгий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 191 c. : ил

ГЛАВА I. РАСПРОСТРАНЕНИЕ НИЖНЕГИБРИДНЫХ ВОЛН И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПЛАЕМОЙ В ТОКАМАКЕ

§ I. Особенности распространения электромагнитных волн

в плазме

§ 2. Нижнегибридный резонанс

§ 3. Лучевые траектории НГ волн в токамаке

§ 4. Возбуждение нижнегибридных волн в неоднородной

плазме

§ 5. Механизмы поглощения плазменных волн

§ 6. Обзор экспериментальных работ по исследованию взаимодействия НГ волн с плазмой на тороидальных установках

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА, ДИАГНОСТИКА,

СИСТИШ ВВОДА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ МОЩНОСТИ

§ I. Характеристики токамака ФТ-І
§ 2. Диагностика токамака ФТ-І
§ 3. Генератор и система ввода мощности НГ диапазона
частот
§ 4. СВЧ генератор и система ввода СВЧ мощности
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ АСИММЕТРИИ ПОТОКА НЕЙТРАЛЕЙ ПЕРЕЗАРЯДКИ В ТОКАМАКЕ В РЕЖИМЕ ОМИЧЕСКОГО НАГРЕВА § I. Методы измерения ионной температуры на токамаках 77 § 2. Эксперименты по исследованию асимметрии потоков нейтралей перезарядки относительно экваториальной плоскости на токамаке ФТ-І

§ 3. Оценка асимметрии потока нейтралей, возникающей
вследствие дрейфа запертых ионов
§ 4. Влияние радиального электрического поля на асимметрию потока нейтралей перезарядки
§ 5. Определение скорости вращения плазмы по допплеровскому сдвигу контуров линий примесей в плазме
§ 6. Выводы
Глава IV. ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО НАГРЕВА ИОНОВ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ НИЖНЕГО ГИБРИДНОГО
РЕЗОНАНСА
§ I. Результаты первого этапа работ по исследованию НТО
плазмы на ФТ
§ 2. Повышение эффективности антенны и выбор ее оптимального положения
§ 3. Особенности режима токамака ФТ-I на втором этапе
исследований
§ 4. Сравнение эффективности антенн
§ 5. Энергобаланс ионов при дополнительном НГ нагреве и
его численное моделирование
Глава V. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ НАГРЕВЕ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ ВЕРХНЕГО ГИБРИДНОГО РЕЗОНАНСА
§ I. Распространение и поглощение волн, нагрев плазмы
при частоте, близкой к электронной циклотронной
§ 2. Параметрическая неустойчивость
§ 3. Исследование параметрической неустойчивости на токамаке ФТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В настоящее время установки типа токамак являются самым близким прообразом реальной модели термоядерного реактора. Однако уже на первых этапах изучения токамака стало ясно, что достижение температур зажигания реактора в результате Е;агрева плазмы током невозможно. Эффективность джоулева нагрева гадает с ростом температуры, сама же величина тока ограничена сверху условием гидромагнитной устойчивости ^. Поэтому одновременно с приближением параметров токамаков к демонстрационному реактору параллельно широко развиваются исследования по неомическим методам нагрева плазмы, в частности, различным высокочастотным методам.
В настоящее время уже сформулированы основные физические требования к дополнительным методам нагрева
1. Нагрев не должен приводить к ухудшению термоизоляции плазмы и появлению заметного количества примесей.
2. Необходимо, чтобы высокочастотная энергия выделялась в центральных областях плазменного шнура, где время удержания энергии максимально. Периферийный нагрев менее эффективен из-за больших потерь энергии за счет теплопроводности м излучения примесей.
3. Эффективность механизма поглощения вводимой энергии должна по крайней мере не падать с ростом температуры и плотности плазмы, а также величины вводимой энергии.
4. Желателен преимущественный нагрев ионов.
Нелинейные процессы не должны существенно снижать эффективность нагрева.
Первые эксперименты по ВЧ нагреву проводились на малых уров-

ионной температуры измеренной по допплеровскому уширению на линиях 0л , , Сд; и температуры по потоку нейтралей в направлении большого радиуса тора. На УсглсЛоч. Ц обнаружена невосп-роизводимость нагрева основной массы ионов при одинаковой мощности и аналогичных условиях в различные дни. Эксперименты показали, что если плотность уменьшается в момент импульса ВЧ ~ 0,1), то плазма греется. Если плотность остается постоянной или увеличивается в течение ВЧ импульса, то ионная температура существенно не растет. Для обеспечения уменьшения плотности применяется титановое геттерирование. В чистой камере отмечается отсутствие увеличения свечения линий примесей.
Авторы /Л76// предполагают, что невоспроизводимость нагрева объясняется влиянием периферийной плазмы. При этом решающую роль для эффективности нагрева имеет электронная температура на периферии, так как именно она определяет пороговый уровень параметрической неустойчивости. Предполагается, что развитие параметрической неустойчивости определяет потери ВЧ энергии на периферии разряда.
Существенный прогресс в области НГН на установке ОРТ-2. вывел НГ нагрев практически на один уровень по эффективности нагрева плазмы мощными нейтральными пучками. На ОРТ-2 достигнута добавка лЪ - о,8 кэВ при ^ = 200 кВт /^/. При таком уровне мощности отсутствовали добавки плотности в течение ВЧ импульса. Отмечалось уменьшение падения напряжения в результате увеличения электронной температуры на 10$. Такое увеличение объясняется уменьшением передачи энергии электронами ионам в связи с увеличением ионной температуры.