聚变等离子体中测地声模与漂移波湍流非线性相互作用的理论研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11205132
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2904.磁约束等离子体
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

This project will be devoted to investigation of the excitation of geodesic acoustic mode by drift wave turbulence and the effects of geodesic acoustic mode on drift wave turbulence spreading, using the advanced, first-principle theoretical tools, under realisitic fusion plasma parameters and complex geometric configerations. We will generalize the paradigm of three-wave resonant parametric decay instability to describe the nonlinear interactions between geodesic acoustic mode and drift wave turbulence. We will first derive the general nonlinear equations describing the nonlinear interactions between geodesic acoustic mode and drift wave turbulence from gyrokinetic theory, and then study the effects of various kinetic effects and nonuniformities, such as finite system size, nonuniform drift wave frequencies and the continuous spectrum of geodesic acoustic mode, on the geodesic acoustic mode and drift wave turbulence nonlinear interactions. Based on this, we will study the drift wave turbulence spreading under the modulation of geodesic acoustic mode to understanding the size scaling laws of the confinement properties of toakamak fusion plasma. Our anticipated result, will not only provide in-depth understanding for the present experimental and numerical results, but also provide theoretical support on the crucial issue of how to improve confinement in the future ITER plasma.
本项目致力于从先进的、基于第一性原理出发的理论工具出发,研究在真实聚变等离子体参数和复杂几何位型下漂移波湍流对测地声模的激发,以及测地声模对漂移波湍流扩散的影响。我们将应用三波共振参量衰变不稳定性的图像来描述测地声模与漂移波湍流的相互作用。 我们将首先从回旋动理学理论出发来推导普适的描述测地声模与漂移波非线性作用的方程,并研究实际聚变等离子体参数条件下各种动理学效应及等离子体不均匀性(如有限系统尺度、漂移波频率的不均匀性及测地声模的连续谱等)对测地声模与漂移波湍流的相互作用的影响。并在此基础上,研究由于测地声模的调制对漂移波湍流的扩散的影响,从而理解托卡马克等离子体中的约束性能与装置的尺度的定标率。预期的结果不光将对理解现有的实验和模拟结果,还将对将来进一步改进国际热核聚变反应堆(ITER)中的约束性质,提供理论支持。

结项摘要

本项目旨在研究托卡马克等离子体中,测地声模(GAM)对漂移波湍流(DWT)的调制。 GAM 对DWT的调制,是通过波包调制进行的: DWT的非线性耦合的有质动力,会激发GAM; 而生成的GAM,将DWT散射到稳定的,径向短波长的区域去,从而抑制DWT,以及其引起的反常输运。 本项目主要应用回旋动力学理论,配合数值计算,深入研究了测地声模与漂移波湍流的非线性相互作用。申请书中提出的研究目标全部完成,并进一步的拓展到了研究GAM与漂移阿尔芬波的非线性相互作用中。主要的成果总结为7篇sci文章,并在国际、国内会议上多次作邀请、口头报告。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
On nonlinear geodesic acoustic modes in tokamak plasmas
托卡马克等离子体中的非线性测地声学模式
  • DOI:
    10.1209/0295-5075/107/15003
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Epl
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Chen Liu;Qiu Zhiyong;Zonca Fulvio
  • 通讯作者:
    Zonca Fulvio
Excitation of kinetic geodesic acoustic modes by drift waves in nonuniform plasmas
非均匀等离子体中漂移波激发动力测地声模式
  • DOI:
    10.1063/1.4863973
  • 发表时间:
    2014-02
  • 期刊:
    Physics of Plasmas
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Qiu Z.;Chen L.;Zonca F.
  • 通讯作者:
    Zonca F.
Observation of nonlinear couplings between coexisting kinetic geodesic acoustic modes in the edge plasmas of the HT-7 tokamak
HT-7 托卡马克边缘等离子体中共存动力学测地声学模式之间非线性耦合的观测
  • DOI:
    10.1088/0029-5515/53/11/113008
  • 发表时间:
    2013-11
  • 期刊:
    Nuclear Fusion
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Sun, X.;Xie, J. L.;Li, H.;Liu, W. D.
  • 通讯作者:
    Liu, W. D.
Nonlinear excitation of geodesic acoustic mode by collisionless trapped electron mode
无碰撞俘获电子模式非线性激励测地声学模式
  • DOI:
    10.1088/0029-5515/54/3/033010
  • 发表时间:
    2014-03
  • 期刊:
    Nuclear Fusion
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Qiu, Zhiyong;Chen, Liu;Zonca, Fulvio
  • 通讯作者:
    Zonca, Fulvio
On fast radial propagation of parametrically excited geodesic acoustic mode
参数激励测地声模的快速径向传播
  • DOI:
    10.1063/1.4918944
  • 发表时间:
    2015-04
  • 期刊:
    Physics of Plasmas
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Qiu Z.;Chen L.;Zonca F.
  • 通讯作者:
    Zonca F.
共 6 条
  • 1
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    --
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  • 通讯作者:
    林晓东
Geodesic acoustic mode excitation by a spatially broad energetic particle beam
空间宽广的高能粒子束激发测地线声模式
  • DOI:
    10.1063/1.4745191
  • 发表时间:
    2012-08
  • 期刊:
    Physics of Plasmas
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    仇志勇;F. Zonca;L. Chen
  • 通讯作者:
    L. Chen
共 3 条
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