Физика плазмы, 2020, T. 46, № 5, стр. 387-400

Сравнение ЭЦР-нагрева плазмы в токамаке Т-10 на первой и второй гармонике

Ю. Н. Днестровский a*, А. В. Данилов a, А. Ю. Днестровский a, Л. А. Ключников a, С. Е. Лысенко a**, А. В. Мельников ab, А. Р. Немец a, М. Р. Нургалиев a, Г. Ф. Субботин a, Н. А. Соловьев a, А. В. Сушков a, Д. Ю. Сычугов c, С. В. Черкасов a

a Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
Москва, Россия

b Национальный ядерный университет МИФ
Москва, Россия

c Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Москва, Россия

* E-mail: Dnestrovskiy_YN@nrcki.ru
** E-mail: Lysenko_SE@nrcki.ru

Поступила в редакцию 11.10.2019
После доработки 19.12.2019
Принята к публикации 19.12.2019

Аннотация

На токамаке Т-10 результаты нагрева плазмы на первой и второй гармониках электронно-циклотронной частоты заметно различаются. Однако многопараметричность задачи делает оценку качества нагрева “на глаз” невозможной. В настоящей работе анализ нагрева на обеих гармониках проводится с помощью двух транспортных моделей, построенных для моделирования каждого случая в отдельности. Для нагрева на второй гармонике решается, в частности, обратная задача определения профиля вложенной мощности по профилю экспериментальной температуры электронов. На этом пути удается определить как профиль поглощенной мощности, так и долю поглощенной мощности по отношению к вложенной мощности. Показано, что при малой плотности плазмы доля поглощенной мощности невелика, что, по-видимому, является следствием малого поглощения волн при одном проходе через плазму. При нагреве на второй гармонике профиль поглощенной мощности оказывается гораздо более плоским, чем это ожидается по расчетам лучевых траекторий ЭЦР-волн. Многопроходность поглощения волн со случайным отражением от гофрированных стенок приводит к таким профилям поглощения. При большой плотности плазмы поглощенная мощность близка к вложенной мощности. Однако и в этом случае результаты нагрева на второй гармонике оказываются хуже, чем на первой гармонике, из-за уплощенного профиля поглощенной мощности.

Ключевые слова: токамак, электронно-циклотронный нагрев, численное моделирование

DOI: 10.31857/S0367292120050030

Список литературы

  1. Dnestrovskij Yu.N., Connor J.W., Cherkasov S.V., Danilov A.V., Dnestrovskij A.Yu., Lysenko S.E., Roach C.M., Walsh M. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2007. V. 49. P. 1477.

  2. Dnestrovskij Yu.N. Self – Organization of Hot Plasmas. Springer International Publishing, Switzerland, 2015.

  3. Аликаев В.В., Багдасаров А.А., Васин Н.Л., Днестровский Ю.Н., Есипчук Ю.В., Кислов А.Я., Нот-кин  Г.Е., Разумова К.А., Стрелков В.С., Тара-сян К.Н. // Физика плазмы. 1988. Т. 14. С. 1027.

  4. Alikaev V., Bagdasarov A., Berezovskii E., Berlizov A., Borshchagovskii A., Vasin N., Vershkov V., Gorelov Yu., Grashin S., Dremin M., Esipchuk Yu., Efremov S., Notkin G., Nabatov A., Pimenov A., Popovichev S., Popov I., Poznyak V., Razumova K., Roy I., Rodichkin I., Stepanenko M., Strelkov V., Sokolov Yu., Sitar E., Solntsev A., Tarakanov A., Tarasan K., Titishov K., Trukhin V., Phlyagin V., Chankin A., Chistyakov V., Chicherov V., Shishkin B., Yaramyshev G., Zaveryaev V., Il’in V., Kis-lov A., Karzhavin Yu., Markelov V., Maximov Yu., Medvedev A. // Plasma Phys. Control. Fusion. 1987. V. 29. P. 1285.

  5. Днестровский Ю.Н., Вершков В.А., Данилов А.В., Днестровский А.Ю., Лысенко С.Е., Мельников А.В., Субботин Г.Ф., Сычугов Д.Ю., Черкасов С.В., Шелухин Д.А. // Физика плазмы. 2019. Т. 45. С. 226.

  6. Melnikov A.V., Krupnik L.I., Ascasibar E., Cappa A., Chmyga A.A., Deshko G.N., Drabinskij M.A., Eliseev L.G., Hidalgo C., Khabanov P.O., Khrebtov S.M., Khar-chev N.K., Komarov A.D., Kozachek A.S., Lysenko S.E., Molinero A., de Pablos J.L., Ufimtsev M.V., Zenin V.N. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2018. V. 60. P. 084008.

  7. Голант В.Е., Федоров В.И. Высокочастотные методы нагрева плазмы в тороидальных термоядерных установках. М.: Энергоатомиздат, 1986.

  8. Днестровский Ю.Н., Костомаров Д.П., Скрыд-лов Н.В. // ЖТФ. 1963. Т. 33. С. 922.

  9. Prater R., Austin M.E., Bernabei S., Burrell K.H., Cal-lis R.W., Cary W.P., De Grassie J.S., Fuchs C., Greenfield C.M., Gorelov Y., Harvey R.W., Hosea J.C., Isayama A., Jayakumar J., La Haye R.J., Lao L.L., Legg R.A., Lin-Liu Y.R., Lohr J., Luce T.C., Makowski M.A., Petty C.C., Pinsker R.I., Ponce D., Pronko S.G., Raftopoulos S., Strait E.J., Wong K.-L. // 18th IAEA Fusion Energy Conf., Sorrento, Italy, 2000. IAEA-CN-77/EX8/1.

  10. Звонков А.В., Тимофеев А.В. // Физика плазмы. 1980. Т. 6. С. 1219.

Дополнительные материалы отсутствуют.