ТРАНСПОРТ НАДТЕПЛОВИХ ЙОНІВ ПРИ ЗБУДЖЕННІ ЦИМИ ЙОНАМИ ГЕОДЕЗИЧНОЇ АКУСТИЧНОЇ МОДИ В ТОКАМАКАХ

 

Я.І. Колесниченко, Б.С. Лепявко

 

Інститут ядерних досліджень НАН України

 

Експерименти на сферичному токамаці NSTX (США) показали, що при нагріванні плазми пучками йонів, направленими проти струму в плазмі, можуть збуджуватися коливання з  частотою, яка лежить в області континуума геодезичної акустичної моди (GAM) та визначається транзитною частотою цих йонів [1]. Нестійкість отримала назву “EGAM” (Energetic Particle induced GAM mode) – тобто GAM-мода енергійних частинок. Вона супроводжувалася падінням нейтронного виходу на 10-15%. Крім того, як було спостережено нещодавно [2], ця нестійкість викликала втрати інжектованих йонів на стінку камери. Втрачені йони характеризуються пітч-кутом ≤ 0.5, а їх енергія лежить в діапазоні 25-81 кеВ. Верхня границя діапазону дорівнює початковій енергії йонів пучка. В роботі [2] числове моделювання відтворило результат експерименту. Проте досі відсутнє теоретичне пояснення цього явища, що й спонукало авторів до виконання цієї роботи.

Вважалось [1], що транспорт та зміна нейтронної емісії є наслідком пітч-кутового розсіювання, але не радіальної дифузії, оскільки Р_ϕ=const (Р_ϕ – узагальнений момент імпульсу). В даній роботі показано, що це не так. Гальмування та пітч-кутове розсіювання  супроводжується радіальним рухом частинок, що зумовлює зміну функції розподілу йонів пучка F(ε,λ,r) (ε – енергія, r – радіус, λ – пітч-кут, λ = µB₀/ε, де µ - магнітний момент, B₀ – магнітне поле в центрі) і може призводити до захоплення частинок або ж до їх викиду на стінку камери. Зокрема, показано, що втрата енергії йона з початкового пучка супроводжується його зміщенням по радіусу, що, в свою чергу, може призвести до зменшення емісії нейтронів. На даний момент розробляється теорія, яка змогла б дати детальне пояснення явищ падіння нейтронного виходу та втрати йонів пучка в згаданому експерименті.

 

 

 

1.      R. Nazikian et al. Phys. Rev. Lett. 101, (2008) P. 185001.

2.      R.K. Fisher et al. Nucl. Fusion 52, (2012) P. 123015.