Numerical study of first orbit losses of trapped particles in tokamaks

Abstract

The analytical model of the 2D tokamak magnetic field for the test particle simulations is proposed. It is shown how to vary the model parameters to obtain the plasma shape with the different ellipticity and triangularity. The problems of the particle direct losses in tokamak are discussed. The loss cones of the particles are calculated for the different initial radial locations. The minimum trapped particle energy required to escape from the plasma due to the first orbit losses is found numerically for the different ion species. Предложена аналитическая модель 2D магнитного поля токамаков для моделирования методом тестовых частиц. Показано, как посредством изменения модельных параметров добиться сечения плазмы с разным значением эллиптичности и треугольности. Проанализированы вопросы прямых потерь частиц в токамаках. Построены конусы потерь частиц для различных начальных радиальных положений. Численно найдена минимальная энергия, при которой возможна прямая потеря запертых частиц из плазмы, для различных сортов ионов плазмы. Запропоновано аналітичну модель двовимірного магнітного поля токамаків для моделювання методом тестових частинок. Показано, як шляхом зміни модельних параметрів отримати переріз плазми з різним значенням еліптичності та трикутності. Проаналізовано питання прямих втрат частинок у токамаках. Побудовано конуси втрат частинок для різних початкових радіальних положень. Для різних сортів іонів плазми числовими методами знайдено мінімальну енергію, при якій можлива пряма втрата захоплених частинок з плазми.