XXXII Щорічна конференція ІЯД НАН України - 2025

Тороїдальні альвенові власні моди, що розповсюджуються проти напрямку струму в токамаках

26 трав. 2025 р., 16:00

20 хв

Секційна доповідь Фізика плазми та керованого термоядерного синтезу Фізика плазми та керований термоядерний синтез

Доповідач

Антон Тихий (ІЯД)

Опис

У роботі проаналізовано механізми дестабілізації тороїдальних альвенових власних мод (TAE) в токамаках з метою виділити ті з них, які можуть приводити до збудження мод, що розповсюджуються проти напрямку струму (контр-TAE). Розглянуто як плазми із джерелами швидких йонів (інжекція нейтральних атомів, нагрівання на йонно-циклотронному резонансі, термоядерні реакції) та без них (омічні розряди). Зокрема розглянуто розряд #205072 у сферичному токамаку NSTX-U з незбалансованою інжекцією нейтральних атомів [2], в якому спостерігалися контр-TAE. Числовим моделюванням було знайдено TAE-моди із модовими числами $n=1$, $m=2/3$, частоти яких відповідають спостереженням. Зроблено висновок, що моди збуджувалися завдяки анізотропії розподілу інжектованих йонів за швидкостями, бо їх радіальний розподіл був пласким в центральній області плазми, де локалізовані знайдені моди.

Рис. 1. Радіальний профіль концентрації інжектованих швидких йонів у розряді #205072 на NSTX-U: експериментальні дані з роботи [2] (1) та згладжений профіль, що використовувався нами для моделювання (2).

Рис. 2. Інкременти нестійкості для знайдених альвенових мод із модовими числами $n=1$, $m=2/3$ в залежності від пітч-кута швидких йонів $\chi$ та напрямку розповсюдження моди (показано кольором).

Робота частково підтримана грантом U.S. Department of Energy № DE-FG02-06ER54867 через партнерський проект P786/UCI Subaward #2022-1701 Університету Каліфорнії (Ірвайн), Українського науково-технічного центру та Інституту ядерних досліджень.

1. W.W. Heidbrink, E.C. Hansen, M.E. Austin, G.J. Kramer, and M.A. Van Zeeland, Nucl. Fusion 62 (2022) 066020.
2. M. Podestá et al., Nucl. Fusion 58 (2018) 082023.
3. E. Fredrickson et al., Phys. Plasmas 7 (2000) 4121.
4. Y. Liu et al., Phys. Plasmas 23 (2016) 120706.
5. T. Wang, X. Zhu, L. Zeng, S. Briguglio, G. Vlad, F. Zonca, Zh. Qiu, Plasma Phys. Contr. Fusion 65 (2023) 055026.
6. X. Zhu et al., Phys. Plasmas 29 (2022) 062504.
7. H. Vernon Wong, H.L. Berk, Phys. Letters A 251 (1999) 126-131.
8. H.L. Berk, J. W. Van Dam, Z. Guo, and D. M. Lindberg, Phys. Fluids B 4(7) (1992) 1806.