CASTOR托卡馬克邊緣溫度漲落與密度漲落的特殊關(guān)系
在CASTOR托卡馬克邊緣,通過對能量分布函數(shù)b-i Maxwell分布電子的溫度漲落和密度漲落的研究,本文導出了在徑向位置上電子密度漲落和溫度漲落相位差為π,并且得到溫度相對漲落是電流相對漲落與密度相對漲落差的2倍。PopovTK等的實驗結(jié)果證明了本文理論推導的正確性。
關(guān)鍵詞： CASTOR托卡馬克;能量分布函數(shù);相位差
基金項目: 漂移波湍流引起的反常輸運理論研究項目;; ITER國內(nèi)配套項目(2009GB101002)
在等離子體診斷中, 靜電探針在探測等離子體參數(shù)時有非常高的時間分辨率和空間分辨率。在有外磁場的等離子體中, 由于磁場對等離子體的作用使得I-V 特征曲線在超出等離子體懸浮電壓時被扭曲變得很難解釋, 因此在托卡馬克邊緣只有在等離子體懸浮電壓附近的I-V 特征曲線才經(jīng)常用來計算等離子參數(shù)。這種方法常假設(shè)電子是符合Maxwellian 分布, 但有些實驗已經(jīng)得出電子不是屬于Maxwellian 分布。在文獻中假設(shè)電子符合b-i Maxwellians 分布, 是由高溫度低密度和低溫度高密度雙群電子組成。
在文獻中, 對高溫低密度那部分電子做了詳細的討論和解釋, 這部分電子的存在對托卡馬克邊緣處電子探針和通道探針測量電子溫度會造成很大的誤差 。因此知道電子分布函數(shù)是非常有意義的, 它可以被用來計算等離子體中的輸運過程, 等離子體與壁的作用, 等離子邊緣漲落等。在探測托卡馬克裝置邊緣粒子的漲落過程中, 由漲落而引起的輸運一直都認為是等離子體密度漲落和電勢漲落引起的, 而忽略溫度的漲落。這些漲落已經(jīng)證明是輻射不穩(wěn)性造成的。而輻射不穩(wěn)定性是由電子溫度漲落和密度漲落兩個耦合機制引起的 , 在這兩個參數(shù)漲落耦合過程中,當電子溫度漲落升高時, 密度漲落就會下降, 而引起輻射不穩(wěn)定性的增強。
實驗上測得了很強的輻射不穩(wěn)定性, 這也證明了溫度漲落的存在。又是由于輻射不穩(wěn)定性的驅(qū)動, 溫度和密度漲落耦合又被加強 。因此不能忽略溫度漲落, 溫度漲落可以達到密度漲落的程度。本文是通過對能量分布函數(shù)b-iMaxwell 分布電子的溫度漲落和密度漲落的分析, 得到在徑向位置上電子密度和溫度的漲落相位差為, 還得到了溫度相對漲落是電流相對漲落與密度相對漲落差的2 倍。
本文通過對在CASTOR 托卡馬克邊緣, 能量分布函數(shù)b-i Maxwell 分布電子的溫度漲落和密度漲落的研究, 得到在徑向位置上電子密度的漲落和溫度的漲落相位差為, 并且得到溫度相對漲落是電流相對漲落與密度相對漲落差的2 倍, 。在LCFS 層附近溫度漲落與密度漲落是相當?shù)? 因此對于CASTOR 托卡馬克邊緣漲落問題, 就不能只考慮密度漲落和懸浮電壓漲落, 溫度漲落也是一個顯著因素。
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