Доповідач
Опис
Відомо, що просторове каналювання енергії та імпульсу швидких йонів дестабілізованими власними модами [1], зокрема просторове каналювання швидкими магнітозвуковими модами (ШММ) розглядається як одне з пояснень аномальної втрати енергії в деяких розрядах на сферичному торі NSTX [2] та експериментах з покращеним утримання в DT розрядах на токамаку JET [3]. Метою роботи є дослідження можливості ШММ передавати значну частину енергії швидких йонів, тобто оцінити ширину резонансних островів, що виникають в результаті резонансної взаємодії моди і швидкого йона. А саме, вивчення особливостей в структурі резонансного острова в фазовому просторі швидкого йона, які виникають в результаті взаємодії хвиля-частинка через циклотронний резонанс. Такий аналіз і оцінка кількості мод з певною амплітудою необхідною для того, щоб відібрати енергію швидких йонів в певному енергетичному діапазоні були отримані для альфвенових мод в роботі [4].
В нашій роботі аналіз проводився для ШММ з частотами в діапазоні першої циклотронної гармоніки. Нестійкості з такими частотами спостерігались на NSTX[5], JET[6] та MAST[7]. Для того щоб отримати оцінки для ШММ, що збуджуються через циклотронний резонанс, необхідно врахувати важливі особливості структури, яка виникає в фазовому просторі в результаті циклотронного резонансу. Обмін енергією між модою і частинкою вимагає взаємодії глобального резонансу і локального резонансу. Глобальний резонанс (ГР) - це резонанс між частотою хвилі і частотами, що характеризують орбітальний рух частинки; локальний резонанс (ЛР) - резонанс між частотою хвилі і локальною циклотронною частотою з урахуванням доплерового зсуву.
В роботах [8, 9] було показано, що взаємодія між ГР і ЛР може спричиняти появу набору вторинних островів поблизу кожного резонансного острова, який виникає коли амплітуда збурення є достатньо великою. Виникає так зване “резонансне павутиння” (resonance web) [8, 9], Рис.1. Іншою особливістю, що виникає в результаті взаємодії, є розщеплення ГР на набір сателітів з порівняними амплітудами.
Рис.1. Траєкторії резонансного руху на площині дія-кут у випадку, коли збурення діє на заряджену частинку поштовхами. (зліва) Фази хвилі в точках поштовхів слабко залежать від змінної дії; форма резонансного острова є “класичною”. (справа) Фази хвилі в точках поштовхів сильно залежать від змінної дії; формується “резонансне павутиння”.
Наші розрахунки виконувались для пролітних швидких йонів з малим ларморівським радіусом ($\rho\ll r$, де $\rho$ - ларморівський радіус і $r$ - малий радіус магнітної поверхні). Впливом обертання плазми на рух швидких йонів знехтувано. Отримано загальні вирази для характерної ширини “резонансного павутиння” і частоти руху частинки в островах, що його утворюють.
- Kolesnichenko Ya.I., Yakovenko Yu.V. and Lutsenko V.V. 2010 Phys. Rev. Lett. 104 075001
- Belova E.V., Gorelenkov N.N., Fredrickson E.D., Tritz K. and Crocker N.A. 2015 Phys. Rev. Lett. 115 015001
- Kolesnichenko Ya.I., Lutsenko V.V., Tyshchenko M.H., Weisen H., Yakovenko Yu.V. and JET Contributors 2018 Nucl. Fusion 58 076012
- Tyshchenko M.H. and Yakovenko Yu.V. 2015 Probl. Atom. Sci. Tech. 1 49
- Gorelenkov N.N. et al. 2002 Nucl. Fusion 42 977
- Heidbrink W.W., Fredrickson E.D., Gorelenkov N.N., Rhodes T.L. and Van Zeeland M.A. 2006 Nucl. Fusion 46 324
- Appel L.C., Fülöp T., Hole M.J., Smith H.M., Pinches S.D., Vann R.G.L. and The MAST Team 2008 Plasma Phys. Control. Fusion 50 115011
- Kolesnichenko Ya.I., White R.B. and Yakovenko Yu.V. 2002 Phys. Plasmas 9 2639
- White R.B. 1998 Phys. Rev. E 58 1774
