Неоклассические эффекты вызванные нарушением симметрии сепаратрисы (

Неоклассические эффекты
вызванные нарушением
симметрии сепаратрисы
(в ловушках с заряженной плазмой
и стеллараторах)
Ю.А.Цидулко
План
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Ловушка Малмберга-Пеннинга с “пережатой” плазмой
Нарушения симметрий
Нарушения симметрий в стеллараторах
Характерные масштабы энергии
Две задачи: радиальный транспорт и трехволновое
взаимодействие
Стационарная модель
Численные результаты
Качественное рассмотрение
Аналитическое описание для режима плато
Система уравнений для эволюции гармоник
Радиальный транспорт. Эксперимент
Эволюция собственных мод. Эксперимент
Что дальше?
Ловушка Малмберга-Пеннинга
с “пережатой” плазмой
• Ловушки Малмберга-Пеннинга: моделирование океанских
течений , накопление антипротонов, создание сверхнизких
температур, Q-биты квантовых компьютеров.
• Поперечное удержание: частицы одного сорта, аксиальная
симметрия, r<d – термодинамическое равновесие.
• Физика радиального переноса бесконечно далека от понимания
• Изучение удержания – создание искусственных дефектов.
• “Пережатие” приводит к разделению на захваченные и пролетные
частицы
• Нарушение аксиальной симметрии особенно эффективно в
окрестности сепаратрисы.
Нарушение симметрии
•
Z-антисимметричные возмущения:
m=1
диполь D
левые, пролетные и правые дрейфовые поверхности становятся различными
=> неоклассический радиальный перенос и затухание антисимметричных
колебаний (TPD мод) (Кабанцев, Driscoll, … O’Neil, … Dubin, 2001 – 2008)
•
•
дрейфовые
поверхности
Z-симметричные возмущения нарушают
соответствие геометрии сепаратрисы и
дрейфовых поверхностей, но не приводят к
аномальному переносу.
Совместно симметричные и антисимметричные возмущения
=> новые эффекты
эквипотенциаль
“сжимающего”
потенциала
m=2
квадруполь Q
max(  )( x, y )  E
=>
z
сепаратриса
Нарушение симметрии в стеллараторах
Супер-банан
аналог
z-симметр.
возмущения
•
Различие в геометрии витков
соленоида – аналог z-антисимметричного возмущения
Характерные масштабы энергии
• Концевые потенциалы ~ 100 V
• Потенциал плазмы jp ~ 30 V
• Температура
T ~ 1 eV
• Cепаратрисный cлой W ~ 0.05 eV
Новые эффекты
при DE > W
• Уширение за 1 баунс w~ 0.015 eV
w  T  c tb
 c - частота столкновений
W w R
R  tr / tb ~ 10 - Rigidity –отношение периода вращения к баунс периоду
Две задачи
• Радиальный
транспорт
z-симметричные и антисимметричные возмущения
создаются потенциалами на
стенке
• Трехволновое
взаимодействие
Q D+D
Вращающееся квази-стационарное
распределение. Нет взаимодействия с
естественными дефектами.
Стационарная модель
=> Стационарное распределение
Линеаризация относительно
z-антисиммитричного j
и
итерации двумерной Fa(e,q)
e - кинетическая энергия
Другой метод – Монте-Карло
(не нужна линеаризация)
Численные результаты
- эффективная амплитуда Q возмущения
- фазово-независимый и зависимый потоки
Качественное рассмотрение
E=const
E=const
Условие узости
зоны релаксации:
Аналитическое описание для режима плато
- Максвелл[невозмущенный адиабат.инвариант]
Система уравнений для эволюции гармоник
Квази-стационарное решение:
фазово-зависимый и независимый
радиальные потоки
Эволюция собственных мод:
Радиальный транспорт. Эксперимент. A.Кабанцев, NNP-2008
Эволюция собственных мод. Эксперимент.
• т
Что дальше?
• Изучение резонансного режима
• Учет магнитных дефектов
• “Вращающаяся” стенка
• Проверка на ионной ловушке –
оптическая диагностика