رانش جریان امواج هیبریدی پایین در توکامک کروی mast

در سال‏های اخیر توجه قابل ملاحظه‏ای به تولید جریان‏های حالت پایا در یک پلاسما با امواج فرکانس رادیویی( rf) شده است. مخصوصاً پیش بینی شد که این جریان‏ها به طور موثری با امواجی که سرعت‏های فاز چند برابر سرعت گرمایی الکترون دارند، تولید شوند. این محاسبات با آزمایش‏های بسیاری که در آن جریان با امواج هیبریدی پایین رانش پیدا کرده‏اند، تأیید شدند. این نتایج به ما اجازه استفاده از یک رآکتور توکامک حالت پایا که در آن جریان توروئیدی با امواج هیبریدی پایین رانده می‏شوند را می‏دهند. این روش تحت عنوان رانش جریان امواج هیبریدی پایین (lhcd) شناخته می‏شود که امواجی با فرکانس هیبریدی هستند. امواج هیبریدی پایین ترکیب فرکانس سیکلوترونی الکترون با یون اند که در محدوده 1 تا 8 گیگا هرتز قرار دارند. توان ایجاد شده در این روشmw 10 است. با وجود این‏که این روش تأثیر چندانی در گرم کردن پلاسما ندارد، می‏تواند باعث رانش جریان الکترون‏ها در راستای موازی با خطوط میدان مغناطیسی شود. رانش جریان به تولید جریان الکتریکی توروئیدی در ماشین پلاسما برمی‏گردد که جریانی است که حفره ماشین را دور می‏زند. هدف استفاده از این جریان این است که یک رآکتور همجوشی توکامک به طور پیوسته عمل کند. موج هیبریدی پایین ممکن است انرژی خود را با میرائی لانداو به الکترونها منتقل کند و باعث شود الکترون‏ها حرکت شتابدار در جهت بردار موج داشته باشند، بنابراین جریان الکتریکی رانش پیدا می‏کند. میرایی امواج همیشه با انتخاب محدوده سرعت‏های فاز موازی کنترل می‏شود. برای امواج lh تکانه از موج به الکترون‏های سریع در پلاسما در شرط تشدید منتقل می‏شود. این روش با حل عددی معادله فاکر- پلانک با یک جمله نیمه‏خطی اضافه شده مطالعه می‏شود. برای حل چنین معادله‏ای، پلاسما را همگن و دارای تقارن محوری حول میدان مغناطیسی توروئیدی فرض کرده و بنابراین معادلات فاکر- پلانک به معادله با یک بعد زمان و دو بعد سرعت کاهش می‏یابد. برای حل محاسباتی معادله فاکر – پلانک و شبیه سازی تزریق امواج هیبریدی پایین از برنامه lsc استفاده کردیم. برنامه lsc، یک برنامه محاسباتی و شبیه سازی امواج lh در حضور میدان الکتریکی است که جزئیات هندسی، پروفایل داده‏ها و معادلات مورد نیاز را به‏طور کامل در خود دارد. این برنامه توانایی‏های زیادی دارد. از مهم‏ترین توانایی‏های این کد می‏توان به محاسبه تابع توزیع ذرات در حضور اثرهای اختلالی، جریان و توان الکتریکی حاصل از نفوذ امواج در ذرات اشاره کرد. در این پروژه حل محاسباتی معادله فاکر-پلانک و شبیه سازی امواج هیبریدی پایین برای توکامک‏های nstx، mast، tftr و plt انجام گرفت. نتایج حاصل از این پروژه کارایی بالاتر توکامک‏های کروی در مقایسه با توکامک‏های چنبره‏ای بزرگ را نشان می‏دهد که باعث می‏شود شرط تحقق واکنش همجوشی خود نگهدار، بهتر صورت بگیرد و امکان همجوشی هسته‏ای با توان و کارایی بالاتری فراهم آید.