Выпуски

 / 

2020

 / 

Апрель

  

Приборы и методы исследований


Низкопороговые параметрические распадные неустойчивости мощных СВЧ-пучков в термоядерных тороидальных магнитных ловушках

,
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Российская Федерация

Проанализированы экспериментальные условия, при которых возможно значительное снижение порога параметрических распадных неустойчивостей при электронном циклотронном резонансном нагреве (ЭЦРН) плазмы в магнитных ловушках в отсутствие верхнего гибридного (ВГ) резонанса для греющей волны. Показано, что при немонотонном профиле плотности плазмы, причиной появления которого являются особенности удержания плазмы в магнитном острове или аномальные потоки частиц из области нагрева, в мощном волновом пучке возможна трёхмерная локализация одной или обеих дочерних волн. Эта локализация приводит к подавлению потерь энергии дочерней волны (волн) из области распада и к значительному увеличению эффективности нелинейного взаимодействия. Последнее приводит к существенному снижению порога возбуждения нелинейного параметрического процесса — этот порог может быть легко превзойдён в современных экспериментах по ЭЦРН, в которых используются мощные (до 1~МВт) микроволновые пучки. Рассмотрены параметрические распады сверхвысокочастотных волн необыкновенной и обыкновенной поляризации. Проанализированы механизмы (каскад вторичных распадов дочерних волн и истощение волны накачки), ответственные за насыщение первичной неустойчивости. Показано, что предложенная теоретическая модель может объяснить, а в некоторых случаях детально описать аномальные явления, обнаруженные при ЭЦРН в различных тороидальных термоядерных установках.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
Ключевые слова: трёхволновое взаимодействие параметрический распад, сверхвысокочастотные волны, дополнительный нагрев плазмы, тороидальные установки, термоядерный синтез
PACS: 52.35.Hr, 52.35.Mw, 52.35.Qz (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2019.05.038572
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2020/4/d/
Цитата: Гусаков Е З, Попов А Ю "Низкопороговые параметрические распадные неустойчивости мощных СВЧ-пучков в термоядерных тороидальных магнитных ловушках" УФН 190 396–420 (2020)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 21 февраля 2019, доработана: 22 апреля 2019, 22 мая 2019

English citation: Gusakov E Z, Popov A Yu “Low-power-threshold parametric decay instabilities of powerful microwave beams in toroidal fusion devicesPhys. Usp. 63 365–387 (2020); DOI: 10.3367/UFNe.2019.05.038572

Список литературы (117) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (1) Похожие статьи (3)

  1. Piliya A D Proc. of the 10th Intern. Conf. on Phenomena in Ionized Gases, September 13-18, 1971, Oxford, England (Ed. R N Franklin) (Oxford: Donald Parsons and Co., 1971) p. 320
  2. Perkins F W, Flick J Phys. Fluids 14 2012 (1971)
  3. Rosenbluth M N Phys. Rev. Lett. 29 565 (1972)
  4. Пилия А Д ЖЭТФ 64 1237 (1973); Piliya A D Sov. Phys. JETP 37 629 (1973)
  5. Гусаков Е З, Савельев А Н ЖЭТФ 94 89 (1988); Gusakov E Z, Savel'ev A N Sov. Phys. JETP 67 698 (1988)
  6. Гусаков Е З, Савельев А Н Письма в ЖТФ 19 (8) 1 (1993); Gusakov? E Z, Savel'ev A N Tech. Phys. Lett. 19 226 (1993)
  7. Захаров В Е, Манаков С В, Новиков C П, Питаевский Л П Теория солитонов: метод обратной задачи (М.: Наука, 1980)
  8. Пилия А Д Письма в ЖЭТФ 17 374 (1973); Piliya A D JETP Lett. 17 266 (1973)
  9. Гусаков Е З, Федоров В И Физика плазмы 5 469 (1979); Gusakov E Z, Fedorov V I Sov. J. Plasma Phys. 5 263 (1979)
  10. Гусаков Е З, Федоров В И Физика плазмы 5 827 (1979); Gusakov E Z, Fedorov V I Sov. J. Plasma Phys. 5 463 (1979)
  11. Горбунов Л М ЖЭТФ 67 780 (1975); Gorbunov L М Sov. Phys. JETP 40 689 (1975)
  12. Pesme D, Laval G, Pellat R Phys. Rev. Lett. 31 203 (1973)
  13. Архипенко В И и др Физика плазмы 13 693 (1987); Arkhipenko V I et al Sov. J. Plasma Phys. 13 398 (1987)
  14. Архипенко В И и др Письма в ЖЭТФ 39 453 (1984); Arkhipenko V I et al JETP Lett. 39 549 (1984)
  15. Архипенко В И и др ЖЭТФ 93 1221 (1987); Arkhipenko V I et al Sov. Phys. JETP 66 689 (1987)
  16. Архипенко В И и др Письма в ЖЭТФ 53 233 (1991); Arkhipenko V I et al JETP Lett. 53 247 (1991)
  17. Arkhipenko V I et al Plasma Phys. Control. Fusion 40 215 (1998)
  18. Архипенко В И и др Письма в ЖЭТФ 46 17 (1987); Arkhipenko V I et al JETP Lett. 46 18 (1987)
  19. Андреев Н Е и др Письма в ЖЭТФ 18 624 (1973); Andreev N E et al JETP Lett. 18 366 (1973)
  20. Силин В П, Стародуб А Н ЖЭТФ 66 176 (1973); Silin V P, Starodub A N Sov. Phys. JETP 39 172 (1973)
  21. Liu C S, Rosenbluth M N Phys. Fluids 19 967 (1976)
  22. Гусаков Е З, Пилия А Д, Федоров В И Физика плазмы 3 1328 (1977); Gusakov E Z, Piliya A D, Fedorov V I Sov. J. Plasma Phys. 3 739 (1977)
  23. Зозуля А А, Силин В П, Тихончук В Т Письма в ЖЭТФ 36 111 (1982); Zozulya A A, Silin V P, Tikhonchuk V T JETP Lett. 36 138 (1982)
  24. Силин В П, Тихончук В Т, Чеготов М В Письма в ЖЭТФ 43 62 (1986); Silin V P, Tikhonchuk V T, Chegotov M V JETP Lett. 43 82 (1986)
  25. White R B, Liu C S, Rosenbluth M N Phys. Rev. Lett. 31 520 (1973)
  26. Давыдова Т А Физика плазмы 8 850 (1982)
  27. Силин В П, Стародуб А Н Письма в ЖЭТФ 23 609 (1976); Silin V P, Starodub A N JETP Lett. 23 559 (1976)
  28. Зозуля А А, Силин В П, Тихончук В Т Письма в ЖЭТФ 38 48 (1983); Zozulya A A, Silin V P, Tikhonchuk V T JETP Lett. 38 52 (1983)
  29. Zozulya A A, Silin V P, Tikhonchuk V T Phys. Lett. A 99 224 (1983)
  30. Зозуля А А, Силин В П, Тихончук В Т Физика плазмы 12 586 (1986)
  31. Гусаков Е З, Пилия А Д Физика плазмы 6 509 (1980); Gusakov E Z, Piliya A D Sov. J. Plasma Phys. 6 277 (1980)
  32. Гусаков Е З, Пилия А Д Физика плазмы 7 1328 (1981)
  33. Garban-Labaune C et al J. Physique Lett. 41 463 (1980)
  34. Estabrооk K, Kruer W L, Lasinski B F Phys. Rev. Lett. 45 1399 (1980)
  35. Kruer W L, Valeo E J Phys. Fluids 16 675 (1973)
  36. Porkolab M Phys. Fluids 17 1432 (1974)
  37. Porkolab M Phys. Fluids 20 2058 (1977)
  38. Berger R L, Perkins F W Phys. Fluids 19 406 (1976)
  39. Reiman A Rev. Mod. Phys. 51 311 (1979)
  40. Берс А Основы физики плазмы Т. 2 (М.: Энергоатомиздат, 1984); Bers A Basic Plasma Physics (Handbook of Plasma Physics) Vol. 2 (Eds A A Galeev, R N Sudan) (Amsterdam: North-Holland, 1985)
  41. Wong K L, Wilson J R, Porkolab M Phys. Fluids 23 96 (1980)
  42. Bonoli P T, Porkolab M, Englade R AIP Conf. Proc. 129 139 (1985)
  43. Голант В Е и др ЖТФ 41 2492 (1971); Golant V E et al Sov. Phys. Tech. Phys. 16 1980 (1972)
  44. Аликаев В В и др Письма в ЖЭТФ 15 41 (1972); Alikaev V V et al JETP Lett. 15 27 (1972)
  45. Golant V E et al Proc. of the 3rd Intern. Symp. on Toroidal Plasma Confinement Garching, 1973 (Garching: Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, 1973), paper E5
  46. Аликаев В В и др Письма в ЖЭТФ 35 115 (1982); Alikaev V V et al JETP Lett. 35 140 (1982)
  47. Аликаев В В и др Физика плазмы 9 336 (1983)
  48. Alikaev V V et al Proc. of the 11th Europ. Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, Aachen, 1983
  49. Аликаев В В и др Физика плазмы 13 3 (1987)
  50. Hugill J et al Proc. of the 14th European Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, Madrid, Spain, 22-26 June 1987 Vol. 11D, Pt. 3 (Eds F Engelmann, J L Alvarez Rivas) (Madrid: European Physical Society, 1987) p. 813
  51. Lohr J et al IAEA Technical Commitee Meeting on RF Heating and Current Drive, Moscow, 1987
  52. Robinson D C et al Proc. of the 14th European Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, Madrid, Spain, 22-26 June 1987 Vol. 11D, Pt. 3 (Eds F Engelmann, J L Alvarez Rivas) (Madrid: European Physical Society, 1987) p. 814
  53. Leuterer F et al Nucl. Fusion 43 1329 (2003)
  54. Burrell K H for the DIII-D Team Nucl. Fusion 43 1555 (2003)
  55. Maaßberg H et al Plasma Phys. Control. Fusion 47 1137 (2005)
  56. Giruzzi G et al Nucl. Fusion 51 063033 (2011)
  57. Igami H et al EPJ Web Conf. 87 02011 (2015)
  58. Andreev V F et al Plasma Phys. Control. Fusion 58 055008 (2016)
  59. Höfel U et al Proc. of the 43rd EPS Conf. on Plasma Physics ECA, 4-8 July 2016, Leuven, Belgium (Europhysics Conf. Abstracts) Vol. 40A (Mulhouse: European Physical Society, 2016)
  60. Porkolab M, Cohen B I Nucl. Fusion 28 239 (1988)
  61. Cohen B I et al Rev. Mod. Phys. 63 949 (1991)
  62. Litvak A G et al Phys. Fluids B 5 4347 (1993)
  63. McDermott F S et al Phys. Fluids 25 1488 (1982)
  64. Булыгинский Д Г и др Физика плазмы 12 138 (1986); Bulyginskii D G et al Sov. J. Plasma Phys. 12 884 (1986)
  65. Laqua H P et al Phys. Rev. Lett. 78 3467 (1997)
  66. Gusakov E Z, Surkov A V Plasma Phys. Control. Fusion 49 631 (2007)
  67. Westerhof E et al Phys. Rev. Lett. 103 125001 (2009)
  68. Kubo S et al Rev. Sci. Instrum. 81 10D535 (2010)
  69. Furtula V et al Rev. Sci. Instrum. 83 013507 (2012)
  70. Nielsen S K et al Plasma Phys. Control. Fusion 55 115003 (2013)
  71. Батанов Г М и др Физика плазмы 39 511 (2013); Batanov G M et al Plasma Phys. Rep. 39 444 (2013)
  72. Bruschi A et al Nucl. Fusion 57 076004 (2017)
  73. Karpushov A N et al Proc. of the 33rd European Physical Society Conf. on Plasma Physics, Roma, June 19-23, 2006 (Europhysics Conf. Abstracts) Vol. 30I (Eds F De Marco, G Vlad) (Mulhouse: European Physical Society, 2006), P-1.152
  74. Rapisarda D et al Plasma Phys. Control. Fusion 49 309 (2007)
  75. Zurro B et al Nucl. Fusion 53 083017 (2013)
  76. Martínez M et al Plasma Phys. Control. Fusion 60 025024 (2018)
  77. Donné A J H et al Phys. Rev. Lett. 94 085001 (2005)
  78. Kantor M Yu et al and TEXTOR Team Plasma Phys. Control. Fusion 51 055002 (2009)
  79. Vermare L et al Plasma Phys. Control. Fusion 47 1895 (2005)
  80. Корнев В А и др Физика плазмы 31 867 (2005); Kornev V A et al Plasma Phys. Rep. 31 803 (2005)
  81. Gusakov E Z, Popov A Yu Phys. Rev. Lett. 105 115003 (2010)
  82. Гусаков Е З, Попов А Ю Письма в ЖЭТФ 91 724 (2010); Gusakov E Z, Popov A Yu JETP Lett. 91 655 (2010)
  83. Gusakov E Z, Popov A Yu Nucl. Fusion 51 073028 (2011)
  84. Гусаков Е З, Попов А Ю Письма в ЖЭТФ 94 301 (2011); Gusakov E Z, Popov A Yu JETP Lett. 94 277 (2011)
  85. Gusakov E Z, Popov A Yu Europhys. Lett. 99 15001 (2012)
  86. Попов А Ю, Гусаков Е З, Савельев А Н Письма в ЖЭТФ 96 178 (2012); Popov A Yu, Gusakov E Z, Saveliev A N JETP Lett. 96 164 (2012)
  87. Gusakov E Z, Popov A Yu, Saveliev A N Plasma Phys. Control. Fusion 56 015010 (2014)
  88. Попов А Ю, Гусаков Е З ЖЭТФ 147 165 (2015); Popov A Yu, Gusakov E Z JETP 120 147 (2015)
  89. Popov A Yu, Gusakov E Z Plasma Phys. Control. Fusion 57 025022 (2015)
  90. Попов А Ю, Гусаков Е З ЖЭТФ 148 415 (2015); Popov A Yu, Gusakov E Z JETP 121 362 (2015)
  91. Гусаков Е З, Попов А Ю, Ирзак М А ЖЭТФ 150 833 (2016); Gusakov E Z, Popov A Yu, Irzak M A JETP 123 723 (2016)
  92. Gusakov E Z, Popov A Yu Plasma Phys. Control. Fusion 59 025005 (2017)
  93. Gusakov E Z, Popov A Yu Phys. Plasmas 23 082503 (2016)
  94. Popov A Yu, Gusakov E Z Europhys. Lett. 116 45002 (2016)
  95. Попов А Ю, Гусаков Е З Письма в ЖЭТФ 105 64 (2017); Popov A Yu, Gusakov E Z JETP Lett. 105 78 (2017)
  96. Gusakov E Z et al Plasma Phys. Control. Fusion 59 075002 (2017)
  97. Gusakov E Z, Popov A Yu Phys. Plasmas 25 012101 (2018)
  98. Гусаков Е З, Попов А Ю ЖЭТФ 152 826 (2017); Gusakov E Z, Popov A Yu JETP 125 702 (2017)
  99. Gusakov E Z, Popov A Yu Plasma Phys. Control. Fusion 60 025001 (2018)
  100. Gusakov E Z, Popov A Yu, Saveliev A N Phys. Plasmas 25 062106 (2018)
  101. Gusakov E Z, Popov A Yu, Saveliev A N Phys. Plasmas 25 082117 (2018)
  102. Gusakov E Z, Popov A Yu Nucl. Fusion 58 096033 (2018)
  103. Ахиезер А И и др Электродинамика плазмы (М.: Наука, 1974)
  104. Kroll N M J. Appl. Phys. 36 34 (1965)
  105. Ковалев В Ф и др Препринт №177 (М.: ФИАН, 1975)
  106. Ковалев В Ф и др Письма в ЖТФ 1 1009 (1975)
  107. Выслоух В А, Петникова В М, Шувалов В В Квантовая электроника 25 1062 (1998); Vysloukh V A, Petnikova V M, Shuvalov V V Quantum Electron. 28 1034 (1998)
  108. Петникова В М, Шувалов В В Квантовая электроника 38 1135 (2008); Petnikova V M, Shuvalov V V Quantum Electron. 38 1135 (2008)
  109. Piliya A D, Popov A Yu Plasma Phys. Control. Fusion 44 467 (2002)
  110. Силин В П Параметрическое воздействие излучения большой мощности на плазму (М.: Наука, 1973)
  111. Andreev V F et al Plasma Phys. Control. Fusion 46 319 (2003)
  112. Vasilkov D G et al Proc. of the 41st EPS Conf. on Plasma Physics, 23-27 June 2014, Berlin, Germany (Europhysics Conf. Abstracts) Vol. 38F (Eds S Ratynska et al) (Mulhouse: European Physical Society, 2014), P4.053
  113. Tamura N et al and LHD Experiment Group Proc. of the 3rd EFDA Transport Topical Group Meeting, Córdoba, Spain, September 7-10, 2010 (Garchng: EFDA, 2010), O5-03
  114. Kubo S et al EPJ Web Conf. 32 02007 (2012)
  115. Eguilior S et al and TJ-II Team Plasma Phys. Control. Fusion 45 105 (2003)
  116. Castejon F et al Proc. of the 36th European Physical Society Conf. on Plasma Physics, Sofia, Bulgaria, June 29 - July 3, 2009 (Europhysics Conf. Abstracts) Vol. 33E (Eds M Mateev, E Benova) (Mulhouse: European Physical Society, 2009), P-4.178
  117. van Milligen B Ph et al and TJ-II Team Phys. Plasmas 25 062503 (2018)

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение