Физика плазмы: Плазменные источники частиц и излучений
Генерация тока начальной загрузки — явление, происходящее из-за специфической конфигурации неоднородного магнитного поля токамака (тороидальной установки для магнитного удержания плазмы), обладающего тороидально–спиральной симметрией.
Этот эффект имеет кинетическую природу и обусловлен сосуществованием проходящих и захватывающихся частиц в плазме токамака; следовательно, он не может быть описан в цилиндрическом приближении.
Идея поддержания тороидального тока в токамаке за счет эффекта начальной загрузки перспективна для стационарного реактора токамака – это альтернатива существующим дорогостоящим и энергоемким методам неиндуктивной генерации тока.
Теория тока начальной загрузки активно развивается с помощью как аналитических, так и численных методов. Спонтанная (без ввода внешнего импульса) генерация вращения плазмы в токамаке также перспективное направление, которое все еще нуждается в теоретическом объяснении.
Рассчитать потоки компонентов плазмы, возникающие в результате спонтанной анизотропизации (вытягивания вдоль кругов широты) функции распределения из-за движения частиц без столкновений в электромагнитном поле.
Промежуточные результаты
- Доказано, что плотность генерируемого тороидального тока не является функцией магнитной поверхности и сильно поляризована в полоидальном поперечном сечении, амплитуда колебаний тока существенно больше, чем средний ток на магнитной поверхности.
- Формальное усреднение генерируемого тока по магнитной поверхности кажется неоправданным.
- Выяснен механизм генерации неиндуктивного тока. В отличие от неоклассических предположений, проходящие частицы существенно отклоняются от магнитных поверхностей. Это приводит к образованию отрицательного тока на внутренней стороне магнитной поверхности. На магнитной оси ток в основном генерируется из-за асимметрии границы фазового пространства между захваченными и проходящими частицами, начинающимися с противоположных скоростей от пространственно неоднородного источника.
- Показано, что, поскольку поверхности дрейфа не совпадают с магнитными, плотность тока на оси токамака не может быть однозначно охарактеризована начальным градиентом плотности на исходной магнитной поверхности, но зависит от неоднородности источника. Предложены модельные масштабирования для тока начальной загрузки.