особенности дрейфового угла прокручивания для встречных

XXXVI Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 9 – 13 февраля 2009 г.
ОСОБЕННОСТИ ДРЕЙФОВОГО УГЛА ПРОКРУЧИВАНИЯ ДЛЯ ВСТРЕЧНЫХ
ЧАСТИЦ В СТЕЛЛАРАТОРЕ С МАГНИТНЫМ ШИРОМ
С.Е. Гребенщиков, И.С. Данилкин, М.А. Терещенко
Институт Общей Физики им. А.М. Прохорова РАН, Россия. Москва
Численные расчеты показывают, что в стеллараторной магнитной конфигурации с
достаточно большим широм (L-2M, CHS, LHD и т.п.) возникает существенная разница в
дрейфах пролетных частиц, исходящих из одной и той же стартовой точки во встречных
направлениях. Один из эффектов, дающих вклад в эту разницу, хорошо известен [1,2,3] и
представляет смещение дрейфовых поверхностей встречных частиц в разные стороны от
магнитной оси пол действием «поперечного» тороидального дрейфа, что в случае старта
встречных частиц из одной точки должно приводить их движению по касательным
дрейфовым поверхностям с разным средним (маркировочным) радиусом r* и разными
дрейфовыми углами прокручивания * из-за наличия магнитного шира. Однако, данное
обстоятельство до сих пор обычно игнорировалось и основной интерес представляло лишь
отклонение дрейфовых поверхностей от стартовой магнитной поверхности исходной
конфигурации.
Между тем, численные расчеты показали весьма существенную разницу дрейфовых углов
вращательного преобразования, выходящую за пределы простой оценки влияния магнитного
шира вида
* ~ [] 2 *,
где  - средний (маркировочный) радиус стартовой магнитной поверхности,  - её
вращательное преобразование, а * - разность радиусов дрейфовых поверхностей,
грубо равная двойному смещению дрейфовых поверхностей из-за тороидального дрейфа.
Кроме того, численные расчеты дают заметную асимметрию смещений дрейфовых
поверхностей относительно магнитной оси. Хотя при строгом численном расчете все
дрейфовые эффекты учитываются «автоматически», однако, в ряде случаев желательно знать
конкретные причины возникающих деталей, в связи с чем предпринято краткое
аналитическое рассмотрение возникающих дрейфовых эффектов в простейшей модели
магнитной конфигурации - прототипа реальной магнитной структуры.
Проведенный анализ выявил заметный вклад в дрейфовый угол прокручивания от
крутых градиентов винтового магнитного поля, составивший около одной трети полной
разности углов прокручивания встречных частиц:
( * / 2 ) h  ( / 2 )(br* / br  b* / br ) ,
приводящий к асимметрии отклонений дрейфовых поверхностей от магнитной оси. Здесь
br , b -компоненты магнитного поля исходной конфигурации в единицах тороидальной
компоненты на оси, а звездочкой отмечены дрейфовые добавки к «эффектиному полю b* »,
определяющему дрейфовые поверхности [1-3]. Вместе с тем, основной эффект в разности
углов прокручивания по-прежнему обусловлен «старым» квазитокамачным эффектом
смещения орбит из-за вертикального тороидального дрейфа.
Приводимые другие численные примеры практически укладываются в рамки данной
упрощенной аналитической модели.
Литература
[1]. А.И. Морозов, Л.С. Соловьев, Вопросы теории плазмы, М., Атомиздат,1963,в.2,С.188
[2]. Л.С. Соловьев, В.Д. Шафранов,Вопросы теории плазмы, М., Атомиздат, 1967,в.5,С.180
[3]. А.П. Попрядухин, Атомная Энергия, 18,(1965),С.96
1