扫码下载APP

您的位置

资讯详情

本人可编辑资讯

仅支持在APP编辑资讯扫描二维码即可下载APP

等离子体密度湍流对微波束展宽的参数依赖性

论论资讯 | 2023-05-01 3热度

Nuclear Fusion

Explore content

About the journal

Publish with us

Parametric dependence of microwave beam broadening by plasma density turbulence

Holland L.; Köhn-Seemann A.; Vann R.

Published:2023-05-01
DOI:10.1088/1741-4326/acc25e

研究背景

核聚变是一种可持续的能源源,但实现核聚变需要高温、高密度等条件,这需要通过等离子体来实现。高功率微波束被用于加热和驱动等离子体,但是等离子体湍流会导致微波束显著扩散,降低了机器的效率。目前,我们还不完全了解微波束扩散与等离子体和束参数之间的关系,特别是当一个参数的依赖性不能从其他参数中分离出来时,这种依赖性必须通过参数的线性组合函数来表达,而不是单一参数的函数。因此,本研究旨在开发出一个经验模型,以便估算微波束扩散,而无需进行计算昂贵的全波模拟。

研究内容

本文使用2D全波冷等离子体代码EMIT-2D模拟微波束穿过等离子体湍流层的情况。研究考虑了背景等离子体密度、波动幅度、径向和极向湍流相关长度、湍流层厚度和微波束腰半径等参数对束扩散的影响。通过成对地组合这些参数进行参数扫描,以确定依赖性是否可分离。研究发现,径向和极向相关长度的依赖性不可分离,波动水平和背景密度的依赖性也不可分离,但所有其他依赖性都是可分离的。忽略相关长度的不可分离性通常会导致托卡马克等离子体扩散的过度预测。最终,本研究找到了一个基于湍流和束参数的微波束扩散经验公式,适用于聚变相关场景,可以在微秒内预测效应,而不需要进行计算昂贵的全波模拟。这对于加热和驱动系统的综合建模可能会有所帮助。

研究意义

本研究提出了一个新的经验模型,可以更容易地估算微波束扩散,而无需进行计算昂贵的全波模拟。这个模型可以在微秒内预测效应,而不需要数小时的计算时间。这对于加热和驱动系统的综合建模是非常有用的。此外,该研究还发现了径向和极向相关长度的依赖性不可分离,这一发现在聚变等离子体的研究中具有重要意义。

微信扫码即可查看