КВАЗИОПТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЦЕНАРИЕВ С ЭЛЕКТРОННЫМ ЦИКЛОТРОННЫМ НАГРЕВОМ ПЛАЗМЫ НА ВТОРОЙ ГАРМОНИКЕ НА УСТАНОВКЕ ГДЛ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследовано поглощение микроволнового излучения для новой схемы электронного циклотронного нагрева плазмы на второй гармонике с почти поперечным вводом излучения в виде необыкновенной волны в открытой магнитной ловушке ГДЛ (ИЯФ СО РАН). Для численного моделирования использовался аберрационный квазиоптический подход, который был верифицирован на первых экспериментальных данных, полученных на установке. Проведен анализ оптимальных сценариев с новой системой нагрева; установлено, что в текущей конфигурации полная эффективность СВЧ-нагрева не превышает 60%, что существенно меньше значения, заложенного при проектировании системы. Это связано с касательным отражением греющего излучения от области резонанса — волновым эффектом, который ранее не учитывался в рамках геометрооптического приближения. Показано, что нагрев на второй гармонике не приводит к раскачке “перегревной” неустойчивости электронной компоненты, наблюдавшейся при нагреве на первой гармонике, и в целом приводит к широкому профилю энерговклада. Это является достоинством новой схемы, поскольку позволяет избежать МГД-неустойчивостей плазмы, связанных с пикированным выделением мощности в центре плазменного шнура.

Об авторах

Т. А. Хусаинов

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН

Email: hta@appl.sci-nnov.ru
Нижний Новгород, Россия

А. А. Балакин

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН

Нижний Новгород, Россия

Е. Д. Господчиков

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН

Нижний Новгород, Россия

А. Л. Соломахин

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН; Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН

Нижний Новгород, Россия; Новосибирск, Россия

А. Г. Шалашов

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН

Email: ags@ipfran.ru
Нижний Новгород, Россия

Список литературы

  1. Bagryansky P.A., Gospodchikov E.D., Ivanov A.A., Lizunov A.A., Kolesnikov E.Yu., Konshin Z.E., Korobeynikova A.A., Kovalenko Yu.V., Maximov V.V., Murakhtin S.V., Pinzhenin E.I., Prikhodko V.V., Savkin V.Ya., Shalashov A.G., Skovorodin D.I., Soldatkina E.I., Solomakhin A.L., Yakovlev D.V. // Plasma Fusion Research. 2019. V. 14. P. 2402030. doi: 10.1585/pfr.14.2402030.
  2. Gota H., Binderbauer M.W., Tajima T., Smirnov A., Putvinski S., Tuszewski M., Dettrick S.A., Gupta D.K., Korepanov S., Magee R.M., Park J., Roche T., Romero J.A., Trask E., Yang X., Yushmanov P., Zhai K., DeHaas T., Griswold M.E., Gupta S., Abramov S., Alexander A., Allfrey I., Andow R., Barnett B., Beall M., Bolte N.G. et al. // 2021. Nucl. Fusion. V. 61. P. 106039. doi: 10.1088/1741-4326/ac2521.
  3. Yakovlev D., Chen Z., Bagryansky P., Bragin A., Kotelnikov I., Kuzmin E., Prikhodko V., Shikhovtsev I., Usov P., Wang Z., Zeng Q., Dong L., Zhang K., Ivanov A., Yu J. // Nucl. Fusion. 2022. V. 62. P. 076017. doi: 10.1088/1741-4326/ac5224.
  4. Сковородин Д.И., Черноштанов И.С., Амиров В.Х., Астрелин В.Т., Багрянский П.А., Беклемишев А.Д., Бурдаков А.В., Горбовский А.И., Котельников И.А., Магоммедов Э.М., Полосаткин С.В., Поступаев В.В., Приходько В.В., Савкин В.Я., Солдаткина Е.И., Соломахин А.Л., Сорокин А.В., Судников А.В., Христо М.С., Шиянков С.В., Яковлев Д.В., Щербаков В.И. // Физика плазмы. 2023. Т. 49(9). С. 831. doi: 10.31857/S0367292123600322.
  5. Endrizzi D., Anderson J.K., Brown M., Egedal J., Geiger B., Harvey R.W., Ialovega M., Kirch J., Peterson E., Petrov Yu.V., Pizzo J., Qian T., Sanwalka K., Schmitz O., Wallace J., Yakovlev D., Yu M., Forest C.B. // J. Plasma Phys. 2023. V. 89(5). P. 975890501. doi: 10.1017/S0022377823000806.
  6. Simonen T. C., Horton R. // Nucl. Fusion. 1989. V. 29. P. 1373. Doi : 10.1088/0029-5515/29/8/012.
  7. Bagryansky P.A., Demin S.P., Gospodchikov E.D., Kovalenko Yu.V., Malygin V.I., Murakhtin S.V., Savkin V.Ya., Shalashov A.G., Smolyakova O.B., Solomakhin A.L., Thumm M., Yakovlev D.V. // Fusion Science Technol. 2013. V. 63(1T). P. 40. doi: 10.13182/FST13-A16871.
  8. Bagryansky P.A., Shalashov A.G., Gospodchikov E.D., Lizunov A.A., Maximov V.V., Prikhodko V.V., Soldatkina E.I., Solomakhin A.L., Yakovlev D.V. // Phys. Rev. Lett. 2015. V. 114. P. 205001. doi: 10.1103/PhysRevLett.114.205001.
  9. Bagryansky P.A., Anikeev A.V., Denisov G.G., Gospodchikov E.D., Ivanov A.A., Lizunov A.A., Kovalenko Yu.V., Malygin V.I., Maximov V.V., Korobeinikova O.A., Murakhtin S.V., Pinzhenin E.I., Prikhodko V.V., Savkin V.Ya., Shalashov A.G., Smolyakova O.B., Soldatkina E.I., Solomakhin A.L., Yakovlev D.V., Zaytsev K.V. // Nucl. Fusion. 2015. V. 55. P. 053009. doi: 10.1088/0029-5515/55/5/053009.
  10. Bagryansky P.A., Demin S.P., Gospodchikov E.D., Kovalenko Yu.V., Malygin V.I., Murakhtin S.V., Savkin V.Ya., Shalashov A.G., Smolyakova O.B., Solomakhin A.L., Thumm M., Yakovlev D.V. // Fusion Science Technol. 2015. V. 68. P. 87. doi: 10.13182/FST14-864.
  11. Yakovlev D.V., Shalashov A.G., Gospodchikov E.D., Maximov V.V., Prikhodko V.V., Savkin V.Ya., Soldatkina E.I., Solomakhin A.L., Bagryansky P.A. // Nucl. Fusion. 2018. V. 58. P. 094001. doi: 10.1088/1741-4326/aacb88.
  12. Shalashov A.G., Gospodchikov E.D., Smolyakova O.B., Bagryansky P.A., Malygin V.I., Thumm M. // Phys. Plasmas. 2012. V. 19. P.052503. doi: 10.1063/1.4717757.
  13. Соломахин А.Л., Господчиков Е.Д., Лизунов А.А., Лубяко Л.В., Пинженин Е.И., Смолякова О.Б., Шалашов А.Г. // Тезисы LI Междунар. (Звенигородской) конфер. по физике плазмы и УТС, 18–22 марта 2024. ICPAF-2024. С. 119. doi: 10.34854/ICPAF.51.2024.1.1.081.
  14. Шалашов А.Г., Господчиков Е.Д. // УФН. 2022. Т. 192. С. 1399. doi: 10.3367/UFNr.2021.09.039068.
  15. Балакин А.А., Балакина М.А., Смирнов А.И. Пермитин Г.В. // Физика плазмы. 2007. Т. 33. С. 337.
  16. Балакин А.А. // Изв. Вузов Радиофизика. 2012. Т. 55. C. 521.
  17. Балакин А.А., Господчиков Е.Д., Шалашов А.Г. // Письма ЖЭТФ. 2016. Т. 104. С. 701. doi: 10.7868/S0370274X16220070.
  18. Шалашов А.Г., Балакин А.А., Хусаинов Т.А., Господчиков Е.Д., Соломахин А.Л. // ЖЭТФ. 2017. Т. 151. C. 379. doi: 10.7868/S0044451017020171.
  19. Шалашов А.Г., Господчиков Е.Д., Хусаинов Т.А. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 993. doi: 10.31857/S0367292122600790.
  20. Shalashov A.G., Balakin A.A., Gospodchikov E.D., Khusainov T.A. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23. P. 112504. doi: 10.1063/1.4967765.
  21. Shalashov A.G., Gospodchikov E.D., Khusainov T.A., Solomakhin A.L., Yakovlev D.V., Bagryansky P.A. // Nucl. Fusion. 2022. V. 62. P. 124001. doi: 10.1088/1741-4326/ac9293.
  22. Shalashov A.G., Gospodchikov E.D., Khusainov T.A., Lubyako L.V., Solomakhin A.L., Viktorov M.E. // J. Instrumentation. 2021. V. 16 P. 07007. doi: 10.1088/1748-0221/16/07/P07007.
  23. Господчиков Е. Д., Хусаинов Т. А., Шалашов А. Г. // Физика плазмы. 2022. Т. 48(3). С. 222. doi: 10.31857/S0367292122030064.
  24. Шалашов А.Г., Господчиков Е.Д., Лубяко Л.В., Хусаинов Т.А., Соломахин А.Л., Викторов М.Е. // Изв. вузов: Радиофизика. 2022. Т. 65. С. 353. doi: 10.52452/00213462_2022_65_05_353.
  25. Shalashov A.G., Gospodchikov E.D., Khusainov Т.А., and Solomakhin A.L. // Rev. Sci. Instrum. 2023. V. 94. P. 123506. doi: 10.1063/5.0175160.
  26. Ivanov A.A., Prikhodko V.V. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2013. V. 55. P. 063001. doi: 10.1088/0741-3335/55/6/063001.
  27. Иванов А.А., Приходько В.В. // УФН 2017. Т. 187. С. 547. doi: 10.3367/UFNr.2016.09.037967.
  28. Lizunov A., Berbasova T., Khilchenko A., Kvashnin A., Puryga E., Sandomirsky A., Zubarev P. // Rev. Sci. Instrum. 2023. V. 94(3). P. 033509. doi: 10.1063/5.0123329.
  29. Кирнева Н.А., Борщеговский А.А., Куянов А.Ю., Пименов И.С., Рой И.Н. // ВАНТ Сер. Термоядерный синтез. 2021. Т. 44. С. 24. doi: 10.21517/0202-3822-2021-44-3-24-36.
  30. Balakin A.A., Balakina M.A., Westerhof E. // Nuclear Fusion. 2008. V. 48. P. 065003. doi: 10.1088/0029-5515/48/6/065003.
  31. Stix T.H. The Theory of Plasma Waves. New York: McGraw-Hill, 1962
  32. Господчиков Е.Д. Суворов Е.В. // Изв. вузов. Радиофизика. 2005. Т. 48. С. 641.
  33. Сахаров А.С. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. С. 903. doi: 10.7868/S0367292117110087.
  34. Shkarofsky I.P. // J. Plasma Physics. 1986. V. 35. P. 319. doi: 10.1017/S0022377800011363.
  35. Balakin A.A., Gospodchikov E. D. // J. Phys. B: Atomic, Molecular, Opt. Phys. 2015. V. 48. P. 215701. doi: 10.1088/0953-4075/48/21/215701.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024