作者：沈勇; 董家齐; 徐红兵离子温度梯度模杂质模反常输运同位素效应
摘要：托卡马克实验发现,在不同参数条件下,等离子体能量约束经验定标律会有或大或小的修正.为解释这种修正现象发生的原因,应用回旋动理学方法,对含重（钨）杂质等离子体离子温度梯度（ITG）（包括杂质模）湍流输运的同位素效应进行了数值研究.结果表明钨杂质效应极大地修改了同位素定标律和有效电荷效应.随着杂质离子电荷数Z和电荷集中度fz的变化,同位素定标律在较大范围内变化. ITG模最大增长率定标大约为Mi~（-0.48→-0.12）,杂质模的定标为Mi~（-0.46→-0.3）,其中, Mi表示主离子质量数.在ITG模湍流中,有效电荷数越大,关于Mi的拟合指数偏离-0.5越远,表现为同位素质量依赖减弱.在两种模中,杂质电荷集中度越大,同位素质量依赖越弱.研究了杂质效应使定标关系发生偏离的原因,证实杂质种类、杂质电荷数和杂质浓度的不同,是引起同位素质量依赖发生改变的重要原因.结果证实并解释了不同参数条件下托卡马克同位素定标的差异性.研究成果可以为ITER实验安排及杂质相关输运实验中选择装置材料、工作气体和设置其他参数提供理论参考.
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