ВИЗНАЧЕННЯ ПРОФІЛЮ МАГНИТНОГО ЧИСЛА ОБЕРТІВ ЗІ ЗМІНИ ТЕМПЕРАТУРИ під час МАГНІТНОГО ПЕРЕЗАМКНЕННЯ

 

А. І. Тіщенко, Ю. В. Яковенко

 

Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ, Україна

 

Магнітне число обертів (q), яке в фізиці токамаків традиційно зветься коефіцієнтом запасу стійкості, є важливим топологічним параметром, що характеризує топологічну структуру силових ліній магнітного поля. Параметр q впливає як на процеси перенесення, так і на стійкість плазми, тому часто важливо знати, чи є ця величина на певній магнітній поверхні більшою, рівною чи меншою від певного раціонального числа, а для цього потрібно доволі точно вимірювати її. Наразі основними методами діагностики q є, по-перше, непряме визначення через розв’язання рівнянь рівноваги [1] і, по-друге, визначення нахилу силових ліній з рухового ефекту Штарка (розщеплення спектральних ліній в електричному полі, що виникає в системі координат атома, що випромінює) [2]. Похибка і, особливо, просторова роздільна здатність згаданих методів є в багатьох випадках незадовільною.

У цій роботі для знаходження профілю q  в центральній частині плазми пропонується використати перерозподіл температури електронів під час колапсу (фази швидкої зміни параметрів плазми) пилчастих коливань. Пилчасті коливання є поширеною формою магнітогідродинамічної активності плазми в токамаках. Згідно з моделлю Кадомцева [3], швидке перемішування плазми при колапсі викликається перезамкненням магнітних силових ліній. Зміна густини та температури при цьому залежить від форми профілю q.

У роботі пропонується метод, який дає змогу визначити профіль q в області перемішування плазми колапсом (принаймні, деякі характерні точки профілю), якщо знати профіль густини та зміну профілю температури електронів (T_e). Демонструються приклади визначення профілю q у розрядах токамака JET; при цьому для діагностики T_e використовуються виміри електронно-циклотронної емісії з плазми. Обговорюються джерела похибки, зокрема, теплообмін поперек силових ліній та можливе неповне погодження колапсу з моделлю Кадомцева.

Ця робота виконувалася у рамках Консорціуму EUROfusion і отримувала підтримку Програми досліджень та навчання 2014—2018 Євратома за ґрантовою угодою № 633053 і Національної академії наук України за темою «Явища, пов’язані з енергійними йонами, в токамаках та стелараторах» та Проектом № ПЛ15/18. Погляди та міркування, висловлені тут, не обов’язково відображають думку Європейської Комісії.

 

1.     L. L. Lao et al. Nucl. Fusion 30, 1035 (1990).

2.     F. M. Levinton et al. Phys. Rev. Lett. 63, 2060 (1989).

3.     B. B. Kadomtsev, Sov. J. Plasma Phys. 1, 389 (1976).