轴对称环状静电模的漂移波湍流参量激发理论研究精选.pdf

物 理学 报 ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．3(2014)035202 轴对称环状静电模的漂移波湍流参量激发 理论研究冰 章扬忠)十 谢涛2) 1)(中国科学院磁聚变理论中心，合肥 230031) 2)(核工业西南物理研究院，成都 610041) (2013年7月20日收到；2013年9月26日收到修改稿) 本文所论述的轴对称环状静 电模是指环形磁约束等离子体 (如托卡马克)中环向模数为零的近理想静 电 流体模，它包含有测地声模和基频率与之较低的声模；也含有所谓的 近‘零频带状流’．本文根据冷离子流体模 型在圆形磁面构成的准环坐标系中的表示，对涉及以上三种模式的漂移波湍流参量激发理论，在一级环形效 应近似下，进行了系统讨论，并证明了带状流的四个新命题．利用对漂移波能谱的参数化描写，注意到由漂移 波能谱径 向有限宽度所引发的特性，如波能传播量的双Landau奇点，揭示了有限宽度对径向 谱所得结果的 重要修正：如，对近零频带状流和测地声模的参量激发条件带来的严格限制．此外，还讨论了密度带状流在高 q条件下被激发的可能性．本文选用合理的物理参数．采用图示方法详细地讨论了有关的数值结果．分析表 明，测地声模和近零频带状流的参量激发不可能发生在同--+半径处；如果测地声模被参量激发，也应能观察 到密度带状流． 关键词：测地声模，近零频带状流，声模，托卡马克 PACS：52．35．Fp，52．35．Mw，52．35．Dm，52．55．Fa DOh10．7498／aps．63．035202 献f41所给出的结论是否有所修正?另一个值得注 引 言 意的问题是，漂移波湍流在激发这两种模式的同时 也有可能激发人们通常称之为的 离‘子声模 虽然， 近零频带状流和测地声模是 自上世纪末 以来 至今没有见到轴对称离子声模在实验上被观察到 很受托卡马克研究者们关注 的两种轴对称静 电 的报道，也还需要理解，为什么能看到测地声模，而 模 [1--18]：这因为 由他们导致的剪切流被认为是触 不能看到离子声模? 发低一高模转换的重要环节 [1-3]．在诸多种导致他 出于对这两个问题的思考，本文试图从圆磁面 们产生的理论模型中，由漂移波湍流诱发的参量 托卡马克位形的可压缩流体模型出发，设计一个能 激发机理可 以看为一种很 自然的选择；但现有的 统一描述以上三种轴对称声模的理论构架．所采用 理论 【，】是在不同框架下构造的：近零频带状流的 的出发点是在文献 f20]中导出的描写轴对称 电位 参量激发理论 【]采用无 曲率的Hasegawa—Mima模 和密度的两个偏微分方程，分别称为电荷守恒律和 型 l【9．，而测地声模 的参量激发理论iJ采用圆磁面 粒子数守恒律；并在其基础之上加入了由漂移波湍 托卡马克位形的流体模型．一个显见的问题是，在 流给出的非线性极化流的贡献 ．重要的一步是充分 后者 []的模型下，基于Hasegawa—Mima模型建立 利用托卡马克大平行 电导率的性质，把轴对称模分 起来的理论 f】是否继续正确?托卡马克 曲率对文 为极向的纯振荡部分和平均部分．前者给出了密度 ITER中国计划 (批准号：2010GB107000)、国家 自然科学基金(批准号和 国家磁约束聚变科学计划 (批准号 2009GB101002)资助的课题． 十通讯作者 E—mail：zhangJ z@ippac．cYi ◎2014 中国物理学会 ChinesePhysicalSocie