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高约束模式物理图像(非主流观点)之:边界再循环

已有 4382 次阅读 2012-6-1 15:16 |个人分类:学海无涯|系统分类:科研笔记| 非主流, 等离子体物理, H模, 边界再循环

上次说到:磁分形面两侧拓扑性质的不同导致了物理性质不同——因为在封闭磁力线区,输运是垂直磁力线的,输运系数很小;在开放磁力线区,输运主要是沿着磁力线的,输运系数很大。简单地说,如果屋里和走廊各有100人,则“分布”是没有“梯度”的。但是两边的“输运”系数不同:屋里每10秒出去1个人到走廊,走廊每1秒离开10个人到屋外去了,那么10秒钟以后“分布”会发生什么变化呢?屋里还有99人,但是走廊里只有1个人了!在分割屋里和走廊的“墙”的位置,“分布”发生了“跳变”!所谓“台基”就是这么来的!

 

那位说了,这样继续下去,这个“跳变”其实是在不断减小的,到1001秒后所有的人就都走光了,“跳变”也没有了。

 

说得好!其实还有一种可能,也就是“边界条件”:出了屋子的人堵在走廊和屋外之间“大门”口,或者出去了又进来,使得每秒钟离开走廊走出这个“大门”的“净”人数越来越少。这也会使得“跳变”越来越小。

 

那么维持这个跳变的条件是什么呢?

 

明显地:第一,是在屋子里有“源”——比如通过窗户不断进人,使得单位时间进屋子的和出屋子的人数相等、甚至进去的超过出去的;第二,还要保证离开走廊的人不被“大门口”的人群堵住、更不能让外边人再进来,保持出“大门”的净“人流”不变。

 

如果把“人数”换成温度,把“屋里”换成主等离子体(被分形面包围的,被close field lines所约束的等离子体),把“走廊”换成刮削层(SOL),把“大门口”换成偏滤器靶板(target),那么上面的“第一”就是“加热”(而保证“单位时间进屋子的和出屋子的人数相等”这一条件就成为所谓“阈值功率”),“第二”就是降低边界(偏滤器靶板处)的“再循环”。

 

所以,实现H模就是这两条途径:一是增大加热功率超过“阈值功率”;二是降低边界的再循环。

 

以往人们注重前者,主要靠加大加热功率——往往要超过阈值功率很多(有时要几倍)。但是EAST的加热功率不足,只好在后者想办法——器壁的锂化大大降低了边界的再循环。所以他们在加热不足的情况下(甚至靠了一部分欧姆加热),也实现了H模。

 

有意思的是,最后决定H模时间的,竟然就是这部分欧姆加热对系统储存电磁能量的耗散——H模放电结束是因为伏秒数(系统储存电磁能量的量度)用完了。

 

可以预期,等到EAST的中性束或者电子回旋加热上来,把环电压调成零(不消耗伏秒数),H模时间将会大大延长——如果延长一个数量级,那么对稳态运行的物理过程研究会非常有意义。

 

 

又及:

 

对一个美国同行讲这个想法的时候,他质疑说:不一定都是从屋门口出去嘛,不等屋里和走廊形成那么高的“梯度”,屋里人早就把“墙”推倒了冲出去了!

 

——太好了!这不是质疑,而是补充嘛!这就是“边缘局域模”(ELM)的爆发机制!

 

ELM的脉冲式爆发就是“墙”的推倒、重建、再推倒、再重建的过程。



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