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Heating tokamaks via the ion-cyclotron and ion-ion hybrid resonances

F.W. Perkins1977年被引用 220Nuclear FusionIF 3出版社

The ion-ion hybrid resonance can occur at high plasma densities in tokamaks and thereby absorb energy from the fast magnetosonic mode which would otherwise propagate freely. Ion-cyclotron resonance regions, although they occur in the low-density peripheral plasma, can nonetheless cause sufficient absorption to compete with fundamental cyclotron resonance damping by ions. For the ion-ion hybrid resonance it is shown that: (1) the energy absorption occurs via a sequence of mode conversions. (2) A poloidal field component normal to the ion-ion hybrid mode conversion surface strongly influences the mode conversion process, so that roughly equal electron and ion heating occurs in the present proton-deuterium experiments, while solely electron heating is predicted to prevail in deuterium-tritium reactors. (3) The ion-ion hybrid resonance suppresses toroidal eigenmodes. (4) Wave absorption in minority fundamental ion-cyclotron heating experiments will be dominated by ion-ion hybrid mode conversion absorption for minority concentrations exceeding roughly 1%.

日本語訳

イオン-イオン混成共鳴は、トカマク内の高密度プラズマにおいて発生し、それ以外では自由に伝播する高速磁気音波モードからエネルギーを吸収し得る。イオン-サイクロトロン共鳴領域は、低密度の周辺プラズマに存在するものの、基本サイクロトロン共鳴によるイオン減衰と競合するのに十分な吸収を引き起こすことができる。イオン-イオン混成共鳴については、以下が示される:(1) エネルギー吸収は、モード変換の連鎖を介して発生する。(2) イオン-イオン混成モード変換面に垂直なポロイダル磁場成分は、モード変換過程に強く影響し、その結果、現在の陽子-重水素実験では電子加熱とイオン加熱がほぼ等しくなる一方、重水素-三重水素反応炉では電子加熱が優勢になると予測される。(3) イオン-イオン混成共鳴は、トロイダル固有モードを抑制する。(4) 少数派の基本イオン-サイクロトロン加熱実験における波動吸収は、少数派濃度がおよそ1%を超える場合、イオン-イオン混成モード変換吸収によって支配される。

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