Anomální difuze elektronů v tokamaku při jejich interakci s dolně hybridní vlnou

Abstract

Interakce elektronů s dolně hybridní vlnou (LHW) se obvykle popisuje pomocí kvazilineární teorie. Již dříve bylo ukázáno, že kvazilineární popis nemusí být v určitých režimech interakce adekvátní. Tato práce zkoumá vliv prostorové geometrie LH spektra na difuzi rychlostí částic pomocí numerického výpočtu difuzního koecientu pro různé případy obálky vlny a na jeho základě stanoví dlouhodobý vývoj rozdělovací funkce elektronů. Výpočty byly, na rozdíl od předchozích prací, prováděny pomocí plně relativistických pohybových rovnic. Výsledky potvrzují domněnku, že oblast rychlostí, kde dochází k silnému urychlování elektronů, je nejširší při vstupu vlny do plazmatu a při jejím postupu do hlouby se zužuje. Zároveň bylo prokázáno, že se při intenzitách vlny řádu 105 V/m objevuje výskyt difuze typu Lévy-walk. V druhé části práce byly srovnány a rozšířeny dva modely popisující anomální urychlení elektronů v těsné blízkosti LH grilu a bylo ukázáno, že použitý Fourierův rozvoj potenciálu dává pouze hrubý odhad tohoto urychlení.

Interaction of electrons with a lower-hybrid wave (LHW) is usually described using a quasilinear theory. It was shown formerly that in some cases the quasilinear approach is not proper. This work deals with an eect of spatial geometry of LHW spectra on a particle velocity diusion. Diusion coecient for various cases was computed and put to use to predict a long term evolution of an electron velocity distribution function. The computation was (on the contrary of previous papers) based on fully relativistic equations of motion. The results conrm that region of high electron acceleration is broadest just after the wave enters plasma and becomes narrower along its progress deeper into it. In the range of wave intensities over 105 V/m we found that the diusion becomes Lévy-walk. In the second part predictions of electron acceleration in front of LH grill of two dierent approaches were compared. We showed that the approach based on usage of Fourier expansion of potential gives only a rough estimate of the acceleration.