Численное решение уравнения Фоккера–Планка для моделирования модифицированных газодинамических режимов плазмы в магнитной ловушке с нагревом интенсивными атомарными пучками


Просмотр статьи
PDF, 512,7 КБ

Numerical solutions of the Fokker – Planck equation for the modelling of modified gas dynamical regimes in magnetic trap with high power neutral beam

Numerical model of ion kinetics is considered for the axially symmetrical magnetic trap with end plugs (mirrors). The trap contains “warm” Maxwellian plasma and strongly non-Maxwellian “fast” ions. Steady-state fast ion population supported by the ionization of high-energy neutral atoms injected into the plasma. Physical model is based on the kinetic equation with two-dimensional Fokker–Planck collision operator in the velocity phase space. Non-steady-state numerical scheme is discussed.


Том 11, 2011 год



Рассматривается численная модель кинетики ионов в аксиально-симметричной магнитной ловушке с концевыми «пробками», заполненной «теплой» максвелловской плазмой и сильно немаксвелловскими «быстрыми» ионами. Стационарное состояние популяции «быстрых» частиц поддерживается за счет ионизации инжектируемых нейтральных атомов высоких энергий. Физическая модель основана на кинетическом уравнении с двумерным в пространстве скоростей столкновительным оператором Фоккера – Планка. Обсуждается нестационарная численная схема.

кинетика ионов, магнитная ловушка, атомарные пучки, уравнения Фоккера-Планка


Том 11, 2011 год



1. Мирнов В.В., Рютов Д.Д. Газодинамическая линейная ловушка для удержания плазмы // Письма в ЖТФ. 1979. Т. 5, Вып. 11. С. 678–682.
2. Anikeev A.V., Bagryansky P.A., Ivanov A.A., et al. Confinement of strongly anisotropic hot-ion plasma in a compact mirror // J. Fusion Energy. 2007. V. 26. P. 103–107.
3. Bagryansky P.A., Ivanov A.A., Kruglyakov E.P., et al. Gas dynamic trap as high power 14 MeV neutron source // Fusion Engineering and Design. 2004. V. 70. P. 13–33.
4. Карпушов А.Н. Численное исследование возможности получения ионно-горячей плазмы с β ~ 1 на установке ГДЛ. Препринт № 96-84 ИЯФ им. Г.И. Будкера СО РАН, Новосибирск, 1996.
5. Хвесюк В.И., Чирков А.Ю. Производство энергии в амбиполярных реакторах с D–T, D–3He и D–D топливными циклами // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26. № 21. С. 61–66.
6. Чирков А.Ю., Хвесюк В.И. К расчету функций распре-деления высокоэнергетичных ионов по скоростям // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2003. Вып. 1. С. 55–65.
7. Karney C.F.F. Fokker–Planck and quasilinear codes // Computer Phys. Reports. 1986. V. 4. P. 183–244.
8. Rosenbluth M.N., MаcDonald W.M., Judd D.L. Fokker−Planck equation for an inverse-square force // Phys. Rev. 1957. V. 107. P. 1–6.
9. Трубников Б.А. Приведение кинетического уравнения в случае кулоновских столкновений к дифференциальному виду // ЖЭТФ. 1958. Т. 34. С. 1341–1343.
10. Devaney J.J., Stein M.L. Plasma energy deposition from nuclear elastic scattering // Nucl. Sci. Eng. 1971. V. 46. P. 323–333.
11. Сивухин Д.В. Кулоновские столкновения в полностью ионизованной плазме // Вопросы теории плазмы. Вып. 4. / Под ред. М.А. Леонтовича. М.: Атомиздат, 1964. С. 81–187.
12. Путвинский С.В. Альфа-частицы в токамаке // Вопросы теории плазмы. Вып. 18. / Под ред. Б.Б. Кадомцева. М.: Энергоатомиздат, 1990. С. 209–315.
13. Миямото К. Основы физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза. М.: Физматлит, 2007. § 17.3.