Неустойчивости термоядерной плазмы и транспорт быстрых ионов под влиянием ВЧ полей в токамаках тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ , На правах рукопису

СІЛІВРА ОЛЕГ ОНИСИМОВИЧ

НЕСТІЙКОСТІ ТЕРМОЯДЕРНОЇ ПЛАЗМИ ТА ТРАНСПОРТ ШВИДКИХ ІОНІВ ПІД ВПЛИВОМ ВЧ ПОЛІВ У ТОКАМАКАХ

Спеціальність 01.04.08 - фізика і хімія плазми

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних нзук

Харків - 1996

Дисертаціям рукописом.

Роботу виконано б Науковому Центрі "Інститут ядерних досліджень Національної академії наук України та державного комітету України п використанню ядерної енергії, м. Київ.

Наукові керівники: доктор фізико-математичиих наук, професор Колесниченко Ярослав Іванович;

кандидат фізико-матєматичних наук, старший науковий співробітник Бєліков Володимир Сергійович.

Офіційні опоненти: доктор фізіко-математичних наук, старший науковий, співробітник Єгорєнков Володимир Дмитрович,

ХДУ, м.Харків

доктор фізико-математичних наук, професор П’ятак Олександр Іванович,

ХДАТУ, м.Харків

Провідна організація: ННЦ “Харківський фізико-технічний інститут”

со

Захист вібудеться гШРЮ-.- 1997 р. о /2.

на засіданні Спеціалізованої ради Д 02.02.12 при Харківському державному університеті за адресою:

310108, м.Харків-108, пр. Курчатова 31, ауд.ЗОІ.

З дисертацією можна ознайомитися в центральній науковій бібліоте Харківського державного університету (310077-, м.Харків, пл.Свободи 4).

Автореферат розіслано “ $ ” СІянЯ 199рГр.

Вчений секретар Спеціалізованої ради //✓/ У <0-доктор фіз.-мат. наук, професор М.О.Азаренков

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дисертації. .

Останнім часом інтенсивно досліджується роль високоенергетичних іонів у плазмі термоядерних реакторів. Джерелом таких- іонів є інжекція нейтральних атомів, ВЧ нагрівання плазми та термоядерні реакції. Особливого поштовху ці дослідження отримали після проведення на токамаках JET та TFTR експериментів з дейтерін-трітієвою паливною сумішшю. ' ■

Результати експериментів з нейтральною інжекцією засвідчили можливість дестабілізації тороїдальних альфвенівських мод (ТАЕ - Toroidal Alfven Eigenmode) та існування викликаних ними значних втрат швидких іонів. Вивченню таких нестінкостей приділяється велика увага, оскільки вони можуть суттєво вплинути на умови запалювання термоядерної реакції та величину навантаження, на першу стінку реактора. В експериментах, де швидкі іони утворювалися внаслідок термоядерної реакції, зафіксовано появу надтеплоаої іонно-циклотронної емісії (ІЦЕ) з периферії плачми, пов’язаної, імовірно, зі збудженням ні^Дтепловими частинками магнітозвукової циклотронної нестійкості. Розуміння природи. ЩЕ може стати кроком у створенні діагностичних систем для вивчення розподілу швидких іонів на периферії плазми, що є необхідним для аналізу багатьох інших процесів у плазмі реактора. Крім того, величина втрат швидких частйнок, стимульованих іншими, ніж нестійкості, чинниками (наприклад, взаємодією з хвилями, які планується використати для підтримання струму в плазмі реактора), може суттєво вплинути на придатність обраного методу підтримання-струму, конструкцію першої стінки реактсра.'тощо. .

Сказаним обумовлюється актуальність цієї дисертації, яку присвячено теоретичному вивченню нестінкостей термоядерної плазми .та деякий аспектам транспорту швидких іонів під впливом високочастотних електромагнітних полів у токамаках.

Виходячи з цього, в роботі поставлено за мету: .

І. Дослідження дестабілізації ТАЕ-мод швидкими іонами в токамаках:'

0 проведення локального аналізу механізму збудження ТАЕ-нестІйкості за

рахунок неоднорідності розподілу швидких іонів по радіусу;

0 дослідження впливу анізотропії розподілу швидких іонів у просторі

швидкостей на можливость дестабілізації ТАЕ-мод;

0 застосування отриманих результатів для інтерпретації експериментальних

з

даних по збудженню ЇАЕ-.мод- при інжекції нейтральних атомів на установках ОІІІ-О та ТГГ&

2. Вивчення циклотронно-магнітозоукової нестійкості плазми з иадтепловими іонами:

0 дослідження резонансного механізму збудження Швидких Магнітозвукових

Власних Мод (ШМВМ) захопленими іонами на проміжках часу, що значно перевищують баунс-період; . .

0. аналіз впливу скінченності ларморівського радіуса надтепловнх іонів на

швидку когерентну нестійкість швидких магнітозвукових власних мод;

0 вивчення можливості збудження пролітними частинками повільної

когерентної нестійкості швидких магнітозвукових хвиль.

3. Аналіз поведінки та ролі сг-частинок при підтриманні струму в токамаках

июкньогібридниші хвилями: ■

0 визначення величини миттєвих втрат сх-частинок, обумовлених їх

.взаємодією з нижкьогібршшими (НГ) хвилями; . •

0 дослідження результатів процесу квазілінійної релаксації функції розподілу

а-частинок під впливом ні.жньогібридних хвиль. • '

Наукова новизна роботи.

В дисертації вперше отримано низку результатів, що мають принципову наукову новизну. Серед них відзначимо такі:

в вперше показано, ідо сателітннй резонанс Уц=Уд/3 відіграє важливу роль

у збудженні ТАЕ-мод швидкими частинками; зокрема, показано принципову роль цього резонансу в поясненні результатів експериментів по збудженню ТАЕ-нестінкості на установках ТГП? та ОШ-О; •

• знайдено новий механізм збудження ТАЕ-мод, обумовлений анізотропією по

швидкостях функції розподілу високоенергетичних іонів;

• показано, що інкремент повільної резонансної нестійкості швидких

магнітозвукових власних мод, що збуджуються захопленими частинками, узгоджується з основними властивостями частотного спектру 1ЦЕ, спостереженими в експериментах. А саме - він є максима чьним для частот мод, які близькі до гармонік циклотронної час.оти швидких .онів на зовнішньому обводі тора, а спектр нестійких мод має неперервний характер для великих номерів гармонік;

• отримано, що при когерентному збудженні шьидкоі' циклотронної

нестійкості швидких магнітозвукових власних мог скінченна величина відношення

ларморівського радіуса швидких іонів до ширини локалізації моди зменшує інкремент нестійкості; .

в показано, що, на відміну від поширеної в літературі точки зору, пролітні

швидкі іони можуть дестабілізувати когерентним шляхом циклотронні хвилі в токамаках, приводячи до повільної нестійкості;

• встановлено, що застосування. НГ хвиль для безіндукційного підтримання

струму в токамаці типу ITER має приводити до збільшення в кілька разів миттєвих втрат а-частинох та змінювати характер кутового розподілу потоку частинок, які втрачаються;

о показано, що в токамаці типу ITER взаємодія нижньогібрндних хвиль з а-

частинками не приведе до суттєвого зменшення ефективності підтримання струму. •

Практична цінність роботи.

Висновок дисертації про можливість взаємодії швидких іонів з ТЛЕ модами шляхом резонансу V||=Va/3 дозволив дати пояснення експериментальних даних, отриманих на токамаці TFTR та провести інтерпретацію результатів, експерименту на DIII-D. . О

Розвиток теоретичних уявлень про ТАЕ нестійкість, пов'язану з анізотропією функції розподілу швидких іонів у просторі швидкостей, поставив проблему вивчення нового каналу дестабілізації ТАЕ-мод.

Наведені п дисертації результати можуть бути використаними під час дослідження широкого Кола як теоретичних, так і практичних задач. Серед них відзначимо такі: . . ‘

' аналіз експериментальних даних по збудженню нестійкості- .ТАЕ-мод шляхом інжекції пучків нейтральних'атомів. ,

встановлення зв'язку між різними типами циклотронної нестійкості швидких магнітозвукових хвиль з надтепловою ЩЕ, що спостерігається в експериментах, і, відповідно, врахування' отриманих результатів при розробці діагностичних систем для аналізу поведінки надтеплових іонів на периферії плазми; .

проектування першої стінкн реактора, в якому планується використати для підтримання струму нижньогібридні хвилі: таке проектування 'необхідно

проводити з урахуванням зростання величини миттєвих втрат • о-частинок внаслідок їх взаємодії з цими хвилями.

На захист виносяться такі положення:

а) результати дослідження ТАЕ-нестійкості: '

• резонанс Уу=Уд/3 відіграє визначальну роль у збудженні ТАЕ-мод у випадку, коли не реалізується резонанс ^“Л/д;

• ТАЕ-нестійкість в експериментах з інжекцією нейтральних атомів на ТРТН та ОИШ пояснюється взаємодією надтеплових іонів з хвилею через резонанс Уц=Уд/3;

• анізотропія розподілу високоенергетичних іонів у просторі швидкостей може бути джерелом енергії для дестабілізації ТАЕ-мод;

б) результати аналізу циклотронної магнітозвукової нестійкості:

• • інкремент повільної резонансної циклотронної нестійкості ШМВМ має

максимум для частот хвиль, близьких до гармонік циклотронної частоти швидких іонів на зовнішньому обводі тора; ■

» скінченність ларморівського радіуса швидких іонів зменшує інкремент

когерентної циклотронної нестійкості ШМВМ;

» пролітні швидкі іони можуть збуджувати повільну когерентну циклотронну

нестійкість швидких магнітозвукових хвиль у токамаках; '

в) результати вивчення впливу НГ хвиль на а-частинки в токамаці:

• миттєві втрати а-частинок мають зростати в кілька разів при застосуванні НГ хвиль для підтримання струму в токамаці типу ІТЕІ?

• квазілікійне спотворення функції розподілу а-частинок не веде до суттєвого зменшення ефективності підтримання струму.

Достовірність отриманих результатів.

Як початковий пункт для розв'язання задач, розглянутих в дисертації, використовувались загальноприйняті методи описання рівноваги та стійкості плазми в замкнених тороїдальних пастках, а нові результати отримано, коректно та послідовно використовуючи методи математичної та теоретичної фізики. Значна кількість отриманих у дисертації формул переходить у граничих випадках у формули, отримані раніше іншими авторами, або узгоджується з ними. Принципово нові результати, що не мають відповідників у літературі, не суперечать фізичним уявленням про перебіг відповідних процесів у термоядерній плазмі. Знайдені значення характерних величин і характерні залежності узгоджуються з результатами інших авторів та результатами експериментів.

Апробація результатів, викладених у дисертації.

Основні результати, викладені в дисертаційній роботі, було представлено на таких конференціях і нарадах: .

♦ 17-та Європейська конференція з керованого термоядерного синтезу (КТС) та нагрівання плазми (Амстердам, Нідерланди, 19Э0);

♦ радянсько-американська нарада з транспортних процесів у плазмі (Москва, СРСР, вересень 1991);

♦ І, II та IV Українські конференції з КТС та фізики плазми (Київ, 1992; Харків,

1993, 1995); '

♦ наради ТК МАГАТЕ "Альфа частинки в термоядерних дослідженнях" (Трієст, Італія, 1993; Принстон, СЩА, 1995);

♦ 23-тя Європейська конференція з КТС та фізики плазми (Київ, Україна, 1996).

Публікації.

Дисертацію написано на основі результатів, опублікованих у 8-ми наукових працях. їх список наведено наприкінці автореферата. ’

Структура та обсяг роботи.

Дисертаційна робота складається із вступу, трьох глав, заключної частини та списка літератури (80 найменувань). Обсяг дисертації становить 113 сторінок, із них на 8-ми сторінках розмішено 8 малюнків.

Особиста участь автора в отриманні результатів, викладених у дисертації. Автором особисто, на основі власних досліджень, отримано всі основні результати, наведені в дисертації. Конкретно авторові належать у главі І:

. вирази для інкремента ТАЕ-нестійкості, що збуджується швидкими іонами з максвеллівським двотемпературним розподілом, а також зі стандартною "термоядерною” функцією розподілу;

аналіз залежності границі стійкості ТАЕ-мод 'від температури плазми та пітч-кута'інжекції та впливу ефекту скінченної ширини цр^йфових орбіт частинок на границю стійкості; чисельний аналіз залежності інкремента нестійкості від величини відношення швидкості частинок пучка до альфвенівської швидкості;

вирази для критерію збудження пучкової нестійкості ТАЕ-моди за рахунок анізотропії розподілу надтеплових іонів у просторі швидкостей. Пошукачем також запропоновано і проведено застосування теорії, що описує пучкову нестійкість

ТАЕ-мод, для інтерпретації результатів експерименту на DIII-D; у главі 2:

отримання нелокального хвильового рівняння для швидкої магнітозвукової власної моди та аналіз нульового порядку цього рівняння; :

доелідження залежності інкремента швидкої когерентної циклотронної нестійкості швидких магнітозвуцових власних мод від величини відношення ширини локалізації моди до ларморівського радіуса надТеплових іонів;

вираз для інкремента повільної циклотронної нестійкості швидких магнітозвукових хвиль, що збуджується пролітними надтепловими частинками в токамаках та отримання необхідних умов, за яких є можливим виникнення нестійкості; .

у главі 3:

отримання розв'язків кінетичного рівняння, що описує квазілінійну еволюцію функції розподілу а-частинок в областях 1 і 2 та аналітичні оцінки величин, що описують густину та середню енергію частиноку "хвості" розподілу;

вираз для потоку частинок, що залишають плазму, та чисельне дослідження залежності частки втрачуваних частинок від величини струму в плазмі та аспектового відношення. ' •

ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ■ .

У вступі обгрунтовано актуальність вибраної теми, описано структуру дисертації, дано короткий виклад змісту дисертації та сформульовано основні положення, що виносяться ня захист. .

У першій главі розвивається локальна теорія стійкості ТАЕ-мод та їх різновиду, ЕАЕ-мод (ЕАЕ - Elliptical Alfven Eigenmode), та пропонується інтерпретація експериментальних даних, одержаних в експериментах з інжекцією нейтральних пучків на установках TFTR та DIJI-D. '

У §1.1 досліджується збудження ТАЕ- та ЕАЕ-нестійкостей термоядерними альфа-частинками або високоенергетичними іонами, які утворилися в плазмі внаслідок інжекції нейтральних пучків або високочастотного нагріву плазми. Величину електронного' затухання Ландау знайдено з урахуванням наявності пролітних і захоплених електронів. Аналіз проводиться в локальному наближенні з метою простежити зв’язок ТАЕ-нестійкості з термоядерною альфвенівською нестійкістю, відкритою в ранніх теоретичних роботах.

У §1.2 вивчається збудження ТАЕ-нестійкості, обумовлене анізотропією функції розподілу швидких іонів у просторі швидкостей (на відміну від

загальновідомого механізму збудження ТАЕ-нестійкості, пов'язаного з просторовою неоднорідністю розподілу надтеплових іонів). Досліджується вплив пітч-кутового розсіяння, температури плазми та скінченної ширини дрейфових орбіт швидких іонів на стійкість ТАЕ-мод. '

У §1.3 проводиться теоретичний аналіз нестійкостей, які мали місце під час експериментів з нейтральною інжекцією на установках ТПІЇ та ОІІШ, та були ідентифіковані як ТАЕ-нестійкість. Аналізуючи умови експерименту на ТРИ? та враховуючи сателітні тороїдальні резонанси взаємодії хвиля-частинка, дається пояснення принципових рис нестійкості, яка спостерігалася на цій установці. Для інтерпретації результатів експерименту з ОНІ-Б застосовується механізм збудження нестійкості, пов’язаний з анізотропією розподілу швидких іонів у просторі швидкостей.

Другу главу присвячено вивченню дестабілізації надтепловими іонами швидких магнітозвукових хвиль з частотами, близькими до гармонік іонної циклотронної частоти, та можливому зв'язку знайдених нестійкостей із надтепловою іонно-циклотронною емісією. - .

У §2.1 досліджується резонансний механізм збудження швидких магнітозвукових власних мод захопленими надтепловими іонами, причому береться до уваги як скінченність ширини їхніх дрейфових орбіт, так і локалізація моди по радіусу.

У §2.2, враховуючи радіальну структуру ЩМВМ, розвинено теорію швидкої когерентної магнітозвукйвої циклотронної нестійкості ' плазми з високоенергетичними іонами. Проаналізовано вплив скінченності відношення ларморівського радіуса швидких іонів до ширини локалізації моди на стійкість ШМВМ та обмеження, які накладає неоднорідність магнітного поля на умови виникнення нестійкості. .

У §2.3 вивчається можливість збудження повільної когерентної циклотронної нестійкості швидких магнітозвукових хвиль пролітними високоенергетичними іонами в токамаках. Послідовний аналіз механізму виникнення нестійкості дозволяє не тільки зняти непорозуміння (що має місце в літературі) про неможливість'Нестійкості такого роду в токамаках, але й описати новий її різновид. -

У третій главі вивчається вплив нижньогібридних хвиль на функцію розподілу а-частинок і їх утримання, та аналізується, ефективність методу підтримання струму за допомогою цих хвиль. • •

У §3.1 розв'язується задача про миттєві втрати а-частинок за присутності

високочастотного поля НГ хвилі. Встановлюється залежність кількості частинок, які залишають плазму внаслідок існування області втрат у просторі швидкостей, від параметрів плазми та введеної ВЧ потужності. Проводиться аналіз отриманих результатів з точки зору придатності методу підтримання струму в реакторі-тохамаці нижньогібридними хвилями.

У §3.2 описується квазілінійне спотворення функції розподілу надтеплових а-частинок, іцо виникає внаслідок використання . хвиль нижньогібридного діапазону частот для підтримання струму в плазмі токамака. Це спотворення призводить як до прискорення а-частинок до енергій, більших від енергії, яку вони мають при народженні, так і до анізотропізації їх розподілу в просторі швидкостей. Досліджується вплив взаємодії а-частинок з нижньогібридними хвилями на ефективність підтримання струму.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1. Проведено дослідження дестабілізації ТАЕ-мод надїепловими іонами. З одержаних результатів випливає, шо механізм збудження нестійкості ТАЕ-мод тотожній до механізму альфвенівських нестійкостей, знайдених у ранніх роботах у локальному наближенні.

Вперше показано, що сателітний резонанс Уц=Уд/3 відіграє визначальну роль у збудженні ТАЕ-мод швидкими частинками у вип?дку, коли не реалізується резонанс Уц=Уд. .

Знайдено новий механізм збудження ТАЕ-мод, обумовлений анізотропією по швидкостях функції розподілу високоенергетичних іонів. Продемонстровано важливість цього механізму, який може приводити до інкременту/що на порядок перевищує інкремент, обумовлений просторовою неоднорідністю розподілу швидких іонів. , .

Отримано, що для ТАЕ- (ЕАЕ)-мод затухання Ландау на електронах плазмс є величиною значно меншою, ніж потрібно для пояснення порогу стійкості по тиску. .

Дано пояснення характерних експериментальних даних з ТРТІ? та інтерпретацію результатів експерименту на установці ОІІІ-О.

Показано принципову роль сателітного резонансу Уц=Уд/3 в поясненні результатів експериментів з пучковою інжекцією по збудженню ТАЕ-нестійкості на устзновкях ТРШ та 0111-0 і продемонстровано,, іцо саме цей резонанс домінував у названих експериментах.

ю

Вперше показано, що в експериментах з нейтральною інжекцією пучків на DIII-D анізотропія функції розподілу високоенергетичних іонів по швидкостях могла бути джерелом енергії для збудження ТАЕ-нестійкості.

2. Досліджено циклотронно-магнітозвукову нестійкість плазми з групою

високоенергетичних іонів. .

Показано, що інкремент повільної резонансної нестійкості LLIMBM, що збуджуються захопленими частинками, є максимальним для частот мод, які близькі до гармонік циклотронної частоти швидких іонів на зовнішньому обводі тору, а спектр нестійких мод має неперервний характер для великих номерів гармонік. Знайдено, що скінченна ширина дрейфових орбіт швидких іонів та вузька область локалізації хвиль можуть збільшувати інкремент нестійкості (на відміну від випадку ТАЕ-нестійкості, коли інкремент зменшується завдяки названим чинникам). ’

Отримано, що при когерентному збудженні швидкої циклотронної нестійкості ШМВА\ скінченна величина відношення ларморівського радіуса швидких іонів до ширини локалізації моди зменшує інкремент нестійкості.

Вперше показано, що, на відміну від існуючої точки зору, пролітні швидкі іони можуть дестабілізувати когерентним шляхом циклотронні хвилі в токамаці, приводячи до повільної нестійкості. Досліджено новий різновид такої нестійкості та сформульовано умови, за яких є можливим її виникнення.

3. Вивчено вплив НГ хвиль на утримання а-частинок у токамаці.

Встановлено, що застосування НГ хвиль для безіндукційного підтримання

струму в токамаці типу ITER має приводити до збільшення миттєвих втрат а-частинок у кілька разів та суттєво змінювати характер кутового розподілу частинок, які втрачаються. . ' ■

4. Побудовано квазілінійну теорію впливу НГ хвиль на поведінку а-

частинок, що утримуються в плазмі. . .

Знайдено, що застосування НГ хвиль для безіндукційного підтримання струму приводить до анізотропізації функції розподілу а-частинок у просторі швидкостей і появи групи частинок, енергія яких може сягати величини, що в декілька разів перевищує їх енергію при народженні. Концентрація таких частинок для достатньо великої амплітуди хвилі перевищує значення, характерні для ізотропного розподілу. .

Показано, що в токамаці типу ITER взаємодія нижньогібридних хвиль з а-частинками не приведе до суттєвого зменшення ефективності підтримання струму,- ■

1. Belikov V.S., Kolesnichenko Ya.I., Silivra O.A. Effect of Quasi-Linear Distortions

on tbe LH-Wave Current Drive in a Reactor-Tokamak./ / Proc. 17-th EPS Conference on Controlled Nuclear Fusion and Plasma Heating, Amsterdam, 1990,-ECA, EPS.- 1990,- Vol. 14B, Part 3.^ p. 1199-1202. •

2. Belikov V.S., Kolesnichenko Ya.I., Silivra O.A. Destabilization of the Shear Alfven Mode by Alpha particles and other High Energy Ions.// Nuclear Fusion.- 1992.32.- p. 1399-1404.

3. Belikov V.S., Silivra O.A. TAE Instability Induced by the Anisotropy of Fast Ions.// In Collection of papers presented at IAEA Technical Committee Meeting on Alpha Particles in Fusion Research, Trieste, 1993.- IAEA, Vienna.- 1993.-p.194-205.

4. Беликов B.C., Силивра O.A. Потери а-частиц ъ реакторе-токамаке при

поддержании тока нижнегибридными волнами.// Физика плазмы,- 1993.- 19, № 8,- с.947-955. _ .

5. Belikov V.S., Silivra O.A. Excitation of TAE Instability by Velocity Anisotropy of Fast Ions.// Nuclear Fusion.- 1994.- 34. - p.1522-1526.

6. Belikov V.S., Kolesnichenko Ya.I.,' Silivra O.A. Resonance Destabilization of Fast Magnetoacoustic Eigenmodes by Trapped Particles and Ion Cyclotron Emission In Tokamak Reactors.// Nuclear Fusion.- 1995.- 35.- p.1603-1608.

7. Belikov V.S., Kolesnichenko Ya.I., Silivra O.A. Coherent Magnetoacoustic Cyclotron Instability in Plasmas with High Energy Ions.// 23-rd EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, Kiev, 1996,- Contributed papers.- ECA.-1996,- Vol. 20C, Part 1.- p.227-230.

8. Belikov V.S., Kolesnichenko Ya.I., Silivra O.A. Coherent thermonuclear instability

driven by circulating particles in tokamaks.// Nuclear Fusion.- 1996,- 36. -p.1583-1585. '

Силивра О.А. Неустойчивости термоядерной плазмы и транспорт быстрых ионов под влиянием ВЧ полей в токамаках. Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.0S - физика и химия плазмы. ХГУ, Харьков, 1996.

АННОТАЦИЯ

Исследована устойчивость ТАЕ-мод, возбуждаемых надгепловыми ионами. .Показана принципиальная роль наличия двух соседних тороидальных резонансов н анизотропии быстрых ионов в пространстве скоростей в возбуждении ТАЕ-неустойчивостн. Изучены различные типы магнитозвуковой циклотронной неустойчивости. Характерные черты ннкрементов этих неустойчивостей сопоставлены с характерными чертами спектра надтепловой ионно-циклотронной эмиссии. Изучено взаимодействие НГ волн с а-частицамн в токамаках. Показано, что наличие а-частиц не приводит к существенному уменьшению эффективности поддержания тока НГ волнами, а орбитальные потери а-частиц, усиленные этими волнами, не достигают критических величин для реактора-токамака типа ITER.

Ключевые слова: токамак, плазма, электромагнитные колебания, собственные моды, неустойчивость, кинетическое уравнение, функция распределения, надтепловые ионы, квазилинейная эволюция, перенос.

Silivra О.A. Thermonuclear plasma instabilities and fast ions transport due to high-frequency electromagnetic fields in tokamaks. Dissertation (manuscipt) for candidate scientific degree in physics and mathematics on speciality 01.04.08 - physics and chemistry of plasma. Kharkov State University, Kharkov, 1996.

. ANNOTATION

Stability of TAE-modes excited by superthermal ions has been investigated. It is shown a key role of two neighbour toroidal resonances and the anisotropy of superthermal ion distribution in velocity space for the excitation of TAE-instability. The analysis of different kindS of magnetoacoustic cyclotron instability have been carried out. Features ot these instability growth rates have been compared with the features of ICE spectrum. The performed study of the interaction of LH-waves with a-particles in tokamaks indicates that presence of a-particles weakly affects the efficiency of the current drive in tokamaks and orbital losses of a-particles stimulated by LH waves do not reach critical values for the ITER-like tokamaks.