2D- и 3D-моделирование потоков нейтральных частиц из плазмы, регистрируемых анализатором нейтральных частиц на стеллараторе Л-2М

А. Мещеряков; Мещеряков А. И.; И. Вафин; Вафин И. Ю.; С. Гребенщиков; Гребенщиков С. Е.; И. Гришина; Гришина И. А.

doi:10.31857/S0367292123600693

2D- и 3D-моделирование потоков нейтральных частиц из плазмы, регистрируемых анализатором нейтральных частиц на стеллараторе Л-2М

Authors: Мещеряков А.¹, Вафин И.¹, Гребенщиков С.¹, Гришина И.¹
Affiliations:
1. ФИЦ “Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН”
Issue: Vol 49, No 11 (2023)
Pages: 1070-1077
Section: СТЕЛЛАРАТОРЫ
URL: https://kazanmedjournal.ru/0367-2921/article/view/668905
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292123600693
EDN: https://elibrary.ru/HIZQRT
ID: 668905

Cite item

Full Text

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Выполнено 2D- и 3D-моделирование проникновения нейтральных частиц в плазму с параметрами, соответствующими режиму омического нагрева в стеллараторе Л-2М, и проведено сравнение результатов моделирования. Получены радиальные распределения плотности нейтралов в плазменном шнуре и модельные энергетические спектры потока атомов перезарядки, вылетающих из плазмы. Для условий омического нагрева в стеллараторе Л-2М определены значения плотностей плазмы, выше которых необходимо учитывать при моделировании процессы рекомбинации. Сравнение модельных энергетических спектров потока атомов перезарядки, вылетающих из плазмы, с экспериментальными данными позволило построить радиальные распределения плотности нейтралов в абсолютных единицах. При этом расчетное значение плотности нейтралов в центре плазменного шнура составило около 10¹⁵ м^–3, что на четыре порядка меньше плотности заряженных частиц 10¹⁹ м^–3.

Keywords

компьютерное моделирование, проникновение нейтральных частиц в плазму, энергетические спектры потока нейтралов, стелларатор Л-2М

References

Du X.D., Van Zeeland M.A., Heidbrink W.W., Su D., Nu-cl. Fusion. 2018. V. 58, 082006. https://doi.org/10.1088/1741-4326/aac3a2
Medley S.S., Roquemore A.L. Rev. Sci. Instrum. 2004. V. 75. P. 3625. https://doi.org/10.1063/1.1788859
Tournianski M.R., Akers R.J., Carolan P.G., Kee-ling D.L. Plasma Phys. Control. Fusion. 2005. V. 47. P. 671. https://doi.org/10.1088/0741-3335/47/5/001
Schneider P.A., Blank H., Geiger B., Mank K., Marti-nov S., Ryter F., Weiland M., Weller A., and the ASDEX Upgrade Team, Rev. Sci. Instum. 2015, V. 86, 073508. https://doi.org/10.1063/1.4926886
Karpushov A.N., Duval B.P., Schlatter C., Afanasyev V.I., Chernyshev F.V. Rev. Sci. Instrum. 2006. V. 77, 033504. https://doi.org/10.1063/1.2185151
Tang V., Liptac J., Parker R.R., Bonoli P.T., Fiore C.L., Granetz R.S., Irby J.H., Lin Y., Wukitch S.J., the Alcator C-Mod Team, Frenje J.A., Leiter R., Mcduffee S., Petrasso R.D. Rev. Sci. Instrum. 2006. V. 77, 083501. https://doi.org/10.1063/1.2238519
Fontdecaba J.M., Petrov S.Y., Nesenevich V.G., Ros A., Chernyshev F.V., McCarthy K.J., Barcala J.M., Rev. Sci. Instrum. 2014. V. 85, 11E803. https://doi.org/10.1063/1.4886434
Ongena J.P.H.E., Voitsekhovitch I., Edvard M., McCune D., Fusion Sci. Technol. 2012. V. 61. P. 180. https://doi.org/10.13182/FST12-A13505
Миронов М.И., Чернышев Ф.В., Афанасьев В.И., Мельник А.Д., Наволоцкий А.С., Несеневич В.Г., Петров М.П., Петров С.Я. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 29. [M.I. Mironov, F.V. Chernyshev, V.I. Afanasyev, A.D. Melnik, A.S. Navolotsky, V.G. Nesenevich, M.P. Petrov, and S.Ya. Petrov, Plasma Phys. Rep. 47, 18 (2021). https://doi.org/10.1134/S1063780X21010104https://doi.org/10.31857/S0367292121010108
Mironov M.I., Afanasyev V.I., Murari A., Santala M., Beaumont P., and JET-EFDA contributors, Plasma Phys. Control. Fusion. 2010. V. 52, 105008. https://doi.org/10.1088/0741-3335/52/10/105008
Mitosinkova K., Melnik A., Tomes M., Stockel J., Jan-ky F., Komm M., Imrisek M., Hacek P., Varju J., and Weinzettl V., in Proceedings of the 1st EPS Conference on Plasma Diagnostics, Frascati, 2015, P. 074. https://doi.org/10.22323/1.240.0074.
Balbin R., Tabares F., Tribaldos V., Petrov S., and TJ‑II Team, in Proceedings of the 30th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, St. Petersburg, 2003, ECA. 2003. V. 27A. P-1.23.
Abrakov V.V., Akulina D.K., Andryukhina E.D., Bata-nov G.M., Berezhetskij M.S., Danilkin I.S., Donskaya N.P., Fedyanin O.I., Gladkov G.A., Grebenshchikov S.E., Harris J.H., Kharchev N.K., Kholnov Yu.V., Kolik L.V., Kovrizhnykh L.M. et al. Nucl. Fusion. 1997. V. 37. P. 233. https://doi.org/10.1088/0029-5515/37/2/I08
Петров М.П. // Физика плазмы. 1976. Т. 2. С. 371. [M.P. Petrov, Sov. J. Plasma Phys. 2, 201 (1976).]
Мещеряков А.И., Акулина Д.К., Батанов Г.М., Бережецкий М.С., Воронов Г.С., Гладков Г.А., Гребенщиков С.Е., Гринчук В.А., Гришина И.А., Колик Л.В., Ларионова Н.Ф., Летунов А.А., Логвиненко В.П., Петров А.Е., Пшеничников А.А. и др. // Физика плазмы. 2005. Т. 31. С. 496. [A.I. Meshcheryakov, D.K. Akulina, G.M. Batanov, M.S. Berezhetskii, G.S. Voronov, G.A. Gladkov, S.E. Grebenshchikov, V.A. Grinchuk, I.A. Grishina, L.V. Kolik, N.F. Larionova, A.A. Letunov, V.P. Logvinenko, A.E. Petrov, A.A. Pshenichnikov et al., Plasma Phys. Rep. 31, 452 (2005)]; https://doi.org/10.1134/1.1947330
Днестровский Ю.Н., Костомаров Д.П. Математическое моделирование плазмы (Наука, Москва, 1993). [Y.N. Dnestrovskij and D.P. Kostomarov, Numerical Simulation of Plasmas (Springer-Verlag, Berlin, 1985; Nauka, Moscow, 1993)].
Извозчиков А.Б., Петров М.П. // Физика плазмы. 1976. Т. 2. С. 212. [A.B. Izvozchikov and M.P. Petrov, Sov. J. Plasma Phys. 2, 117 (1976).]
Мирнов С.В., Семенов И.Б., Атомная энергия. 1970. Т. 28. С. 129. [S.V. Mirnov and I.B. Semenov, Sov. At. Energy 28, 160 (1970). https://doi.org/10.1007/BF01162614
Freeman R.L., Jones E.M., Report CIM-R-137 (Culham Laboratory, Abingdon, 1974).
Гордеев Ю.С., Зиновьев А.Н., Петров М.П. Письма в ЖЭТФ. 1977. Т. 25. Вып. 4. С. 223–227. [Yu.S. Gor-deev, A.N. Zinov’ev, and M.P. Petrov, JETP. Lett. 25, 204 (1977).]
Бережецкий М.С., Воронов Г.С., Гребенщиков С.Е., Извозчиков А.Б., Нечаев Ю.И., Сбитникова И.С., Федянин О.И., Хольнов Ю.В., Худолеев А.В., Шпи-гель И.С., Физика плазмы. 1978. Т. 4. С. 251. [M.S. Berezhetskii, G.S. Voronov, S.E. Grebenshchikov, A.B. Izvozchikov, Yu.I. Nechaev, I.S. Sbitnikova, O.I. Fedyanin, Yu.V. Khol’nov, A.V. Khudoleev, and I.S. Shpigel, Sov. J. Plasma Phys. 4, 138 (1978).]