Учебное пособие. -М.: МИФИ, 2008 . 188 с. Распознано
В учебном пособии рассмотрены основные задачи экспериментов,
проводимых в последнее десятилетие на установках «Токамак»,
изложены результаты этих экспериментов. Особое внимание уделено
задачам, решение которых необходимо для подготовки экспериментов на
международном экспериментальном термоядерном реакторе-токамаке
ИТЭР. Учебное пособие предназначено для ознакомления студентов,
специализирующихся в области физики высокотемпературной плазмы и
управляемого термоядерного синтеза, с проблематикой исследований на
современных токамаках и подготовки кадров для будущей работы на
токамаке ИТЭР.
Оглавление (в 6 разделах 18 глав):
Введение
Основные понятия и определения
Принципиальная схема установки «Токамак
Сценарий плазменного разряда
Омический режим: основные особенности и характеристики
Область рабочих параметров современных токамаков
Задания к разделу I
Перенос энергии и частиц
Процессы переноса в плазме токамака
Неоклассический транспорт
Коэффициенты переноса
Бутстреп-ток
Нерешенные вопросы
Турбулентный транспорт
Транспорт частиц
Влияние неоклассического и турбулентного переносов на формирование профиля плотности
Перенос трития
Перенос примесей
Управление профилем плотности основной плазмы и примесей
Электронный тепловой транспорт
Методы исследования
Результаты исследований
Ионный тепловой транспорт
Перенос момента вращения
Тороидальное вращение
Перенос тороидального момента
Полоидальное вращение плазмы
Результаты анализа безразмерных параметров: нерешенные вопросы
Задания к Разделу II
Режимы удержания плазмы в экспериментах с дополнительным нагревом
L-мода
Н-мода
Основные особенности режимов с Н-модой
Механизм L-H перехода
ELM — граничные локализованные моды
Классификация ELM
Роль ELMs
Теория ELMs
Управление ELMs
Время удержания плазмы
Н-мода в токамаке-реакторе: нерешенные задачи
RI-мода
Режимы с внутренним транспортным барьером
Используемая терминология и классификация внутренних транспортных барьеров
Механизм формирования ВТБ
Роль шира скорости ExB в формировании ВТБ
Роль профиля тока в формировании ВТБ
Роль магнитного шира в формировании ВТБ
Роль рациональных значений q
Роль шафрановского смещения
Управление ВТБ в реальном времени
ВТБ в условиях, удовлетворяющих требованиям реактора
Взаимодействие внешнего и внутреннего транспортного барьеров
Внутренние транспортные барьеры: нерешенные вопросы
Гибридные режимы
Задания к разделу III
Работа вблизи предельных параметров
Предел по плотности
Появление MARFE
Отрыв дивертора
Н-L переход, изменение характеристик Н-моды
Срыв разряда при достижении предельной плотности
Зависимость предельной плотности от мощности нагрева и эффективного заряда плазмы
Зависимость предельной плотности от радиуса токового канала
Зависимость предельной плотности от профиля плотности плазмы
Зависимость предельной плотности от положения плазменного шнура
Удержание плазмы при плотности, близкой к предельной
Предел по давлению плазмы. Резистивная мода, стабилизируемая стенкой (RWM
Предел по давлению плазмы. Неоклассические тиринг моды.
Задания к разделу IV
Методы дополнительного нагрева плазмы
Нагрев и генерация тока с помощью электронно-циклотронных волн
Основные закономерности и особенности использо- вания электронно-циклотронных волн
Эффективность генерации ЭЦ-тока
Методы определения величины генерируемого тока
Сравнение достигнутых значений эффективности генерации тока с предсказаниями теории
Роль запертых частиц в снижении эффективности генерации тока
Достоинства и недостатки метода генерации тока с помощью ЭЦ-волн
Применение электронно-циклотронного нагрева/ генерации тока
Управление профилем тока плазмы при помощи электронно-циклотронной генерации тока
Стабилизация МГД-неустойчивостей
СВЧ-пробой
Нагрев и генерация тока с помощью нижнегибридных волн
Основные закономерности и особенности использования нижнегибридных волн
Использование нижнегибридных волн в современных экспериментах
Ионный циклотронный нагрев
Механизм распространения волн в плазме
Области применения ИЦРН
Нагрев ионов
Нагрев электронов
Генерация тока быстрыми волнами
Нагрев плазмы на циклотронных гармониках
Конверсия мод
Инжекция нейтральных атомов
Механизм взаимодействия пучка нейтральных атомов с плазмой
Механизм генерации тока
Применение инжекционного нагрева и генерации тока
Задания к разделу V
Процессы в периферийной плазме
Управление потоками энергии и частиц
Особенности переноса в SOL
Устройство и режимы работы дивертора
Выбор материала первой стенки и дивертора
Удаление гелиевой золы
Заключение. ИТЭР — следующий шаг
Приложение
Список литературы
Введение
Основные понятия и определения
Принципиальная схема установки «Токамак
Сценарий плазменного разряда
Омический режим: основные особенности и характеристики
Область рабочих параметров современных токамаков
Задания к разделу I
Перенос энергии и частиц
Процессы переноса в плазме токамака
Неоклассический транспорт
Коэффициенты переноса
Бутстреп-ток
Нерешенные вопросы
Турбулентный транспорт
Транспорт частиц
Влияние неоклассического и турбулентного переносов на формирование профиля плотности
Перенос трития
Перенос примесей
Управление профилем плотности основной плазмы и примесей
Электронный тепловой транспорт
Методы исследования
Результаты исследований
Ионный тепловой транспорт
Перенос момента вращения
Тороидальное вращение
Перенос тороидального момента
Полоидальное вращение плазмы
Результаты анализа безразмерных параметров: нерешенные вопросы
Задания к Разделу II
Режимы удержания плазмы в экспериментах с дополнительным нагревом
L-мода
Н-мода
Основные особенности режимов с Н-модой
Механизм L-H перехода
ELM — граничные локализованные моды
Классификация ELM
Роль ELMs
Теория ELMs
Управление ELMs
Время удержания плазмы
Н-мода в токамаке-реакторе: нерешенные задачи
RI-мода
Режимы с внутренним транспортным барьером
Используемая терминология и классификация внутренних транспортных барьеров
Механизм формирования ВТБ
Роль шира скорости ExB в формировании ВТБ
Роль профиля тока в формировании ВТБ
Роль магнитного шира в формировании ВТБ
Роль рациональных значений q
Роль шафрановского смещения
Управление ВТБ в реальном времени
ВТБ в условиях, удовлетворяющих требованиям реактора
Взаимодействие внешнего и внутреннего транспортного барьеров
Внутренние транспортные барьеры: нерешенные вопросы
Гибридные режимы
Задания к разделу III
Работа вблизи предельных параметров
Предел по плотности
Появление MARFE
Отрыв дивертора
Н-L переход, изменение характеристик Н-моды
Срыв разряда при достижении предельной плотности
Зависимость предельной плотности от мощности нагрева и эффективного заряда плазмы
Зависимость предельной плотности от радиуса токового канала
Зависимость предельной плотности от профиля плотности плазмы
Зависимость предельной плотности от положения плазменного шнура
Удержание плазмы при плотности, близкой к предельной
Предел по давлению плазмы. Резистивная мода, стабилизируемая стенкой (RWM
Предел по давлению плазмы. Неоклассические тиринг моды.
Задания к разделу IV
Методы дополнительного нагрева плазмы
Нагрев и генерация тока с помощью электронно-циклотронных волн
Основные закономерности и особенности использо- вания электронно-циклотронных волн
Эффективность генерации ЭЦ-тока
Методы определения величины генерируемого тока
Сравнение достигнутых значений эффективности генерации тока с предсказаниями теории
Роль запертых частиц в снижении эффективности генерации тока
Достоинства и недостатки метода генерации тока с помощью ЭЦ-волн
Применение электронно-циклотронного нагрева/ генерации тока
Управление профилем тока плазмы при помощи электронно-циклотронной генерации тока
Стабилизация МГД-неустойчивостей
СВЧ-пробой
Нагрев и генерация тока с помощью нижнегибридных волн
Основные закономерности и особенности использования нижнегибридных волн
Использование нижнегибридных волн в современных экспериментах
Ионный циклотронный нагрев
Механизм распространения волн в плазме
Области применения ИЦРН
Нагрев ионов
Нагрев электронов
Генерация тока быстрыми волнами
Нагрев плазмы на циклотронных гармониках
Конверсия мод
Инжекция нейтральных атомов
Механизм взаимодействия пучка нейтральных атомов с плазмой
Механизм генерации тока
Применение инжекционного нагрева и генерации тока
Задания к разделу V
Процессы в периферийной плазме
Управление потоками энергии и частиц
Особенности переноса в SOL
Устройство и режимы работы дивертора
Выбор материала первой стенки и дивертора
Удаление гелиевой золы
Заключение. ИТЭР — следующий шаг
Приложение
Список литературы