HL-1M装置低杂波电流驱动与激光吹气等离子体中的类锯齿密度振荡

在最近的HL-1M装置实验中,利用多道远红外HCN激光干涉系统观察到了一种新型的类锯齿密度振荡。这种类锯齿密度振荡存在于低杂波电流驱动与激光吹气等离子体中,在诸如软硬X射线及热辐射等测量中也观察到了对应的振荡信号。本文描述了这类“密度锯齿”,并对其进行了初步分析。     

托卡马克刮削层等离子体-器壁间过度层中的离子碰撞效应(英文)

在考虑粒子碰撞的情况下,利用二流体模型研究了等离子体与器壁之间的相互作用。首先,应用类似于分析势阱中粒子运动的方法研究了德拜 (Debye) 鞘层判据和边界条件,结果表明,原来用于推导鞘层判据 (Bohm'scriterion) 的方法在有些情况下是不适用的,而且求得鞘层判据的新的表示式,其中包含碰撞的影响。此外分析了磁预鞘层 (magnetic presheath) 边界的离子流和预鞘层宽度之间的关系,发现在一定的碰撞频率下,沿磁力线方向的离子速度随预鞘层宽度的增加而减小,其规律类似于指数下降,因此可以用离子速度的e-倍衰减长度 (e-foldlength) 定义预鞘层宽度,基于这一定义计算了边界离子流与碰撞之间的函数关系。     

中国环流器二号A(HL-2A)装置物理设计

文章是关于中国环流器二号A(HL-2A)装置物理设计的总结报告,包括以下几方面的内容:分析计算等离子体截面变形及由截面拉长引起的垂直不稳定性,提出对HL-2A极向磁场线圈电流和控制系统的要求;研究通过中性束注入加热(NBI)和低混杂波电流驱动(LHCD)实现等离子体剖面控制,模拟并设计HL-2A的高性能的运行模式;分析HL-2A先进约束位形(RS位形)下的磁流体力学不稳定性,为实现高性能模式稳态运行的等离子体控制指出方向;同时,利用数值模拟分析HL-2A偏滤器等离子体性能,为偏滤器的改进提供依据。     

偏滤器物理设计与实验研究

应用B2-code模拟了偏滤器等离子体行为,优化了HL-2A装置偏滤器位形。研究了偏滤器刮削层中等离子体与器壁间过渡鞘层的离子碰撞效应,模拟研究了利用LHCD和NBI控制等离子体剖面分布在HL-2A中建立准稳态的反磁剪切位形。HL-2A装置首次实现了下单零点的偏滤器位形运行,完成了偏滤器初步物理实验,截至2004年底,获得等离子体电流320 kA,等离子体存在时间1 580 ms,环向磁场2.2 T。开展了高功率密度聚变堆偏滤器靶板的设计研究,特别是流动液态锂偏滤器靶板表面的物理过程的研究。探索性研究了用RF有质动力势改善偏滤器排灰效率和减少氚投料量。对FEB- E聚变堆偏滤器进行了优化设计。用电子束模拟对碳基材料及钨进行了高热负荷冲击实验,完成了钨/铜合金的热等静压焊接及热疲劳试验研究。研究了氦在钨中的滞留与热解吸行为。     

低径比托卡马克等离子体的自然拉长和三角变形

研究了不同内感l_i和极向比压β_p值时,低径比托卡马克等离子体自然拉长k和三角变形δ与径比A的关系。l_i和β_p对k的影响可以用“有效”径比来描述。数值结果表明k与l_i的关系可以用式子k=1 g_1(l_i)A~(-2) g_2(l_i)A~(-4)拟合,而β_p对k的影响亦不能忽略,尚     

HL-2A中中性束注入建立的反磁剪切位形的MHD不稳定性(英文)

利用 TRANSP code 模拟 HL-2A 托卡马克的反磁剪切运行,将2.5 MW 的中性束注入到密度分布逐渐峰化的靶等离子体中,随着等离子体 β 值的增高,形成了持续的反磁剪切位形。这类反磁剪切位形的极小 q 值(qmin)位于 rmin/a≈0.3 处并逐步从 qmin>3.0 向 qmin<2.0 演化,它们的特征是异常峰化的压强分布和非常强的中心负磁剪切。在建立了自洽的反磁剪切位形后,分析了它们的磁流体力学稳定性,这些分析包括理想的低 n 模 MHD,气球模和电阻交换模不稳定性。研究结果表明,在剪切反转点附近的低磁剪切区域产生了不稳定的低 n 模,说明这类不稳定模是压强驱动的。对本征扰动位移进行了 Fourier 分析,在 nqmin>4.0 的情况下,径向扰动位移的 Fourier 谐量是 m=1, 2, 3, 4。而且不稳定性增长率随环向模 n 的变化是振荡的,显示具有 infernal mode的特征。对于电阻交换模不稳定性,我们在中心负磁剪切区对不稳定性判据进行ε(反环径比)展开,结果显示该区域相当大的压强梯度驱动电阻交换模不稳定,但不稳定窗口只扩展到 rmin/a≈0.2,并不覆盖发生 low-n modes 不稳定性的低磁剪切区域。     

Study of LHCD in HL-2A Non-Circular Cross Section Tokamak

Using the Grad-Shafranov equation, the magnetic configuration is obtained. With this configuration, Brambilla＇s ray tracing theory has been used to study the propagation of LH waves. The qualitative study of the feasibility of LHCD in the non-circular cross section tokamak HL-2A is made. The optimized current drive method is discussed.     

极向旋转剪切对新经典RGDT输运的影响

研究了托卡马克等离子体中极向旋转剪切对新经典电阻率梯度驱动湍流(RGDT)结构的影响,解析地计算了饱和湍流扩散系数,涨落水平和输运流与极向旋转剪切的依赖关系。结果表明,极向旋转剪切可以降低等离子体涨落水平从而抑制湍流。在强剪切极限(极向旋转剪切参数S_α》1/4)下,湍流扩散系数正比于(k_θV′_θ)~(-1/2),涨落水平正比于|k_θV′_θ|~(-2)。在弱剪切极限下(S_α《1/4),将重新得到Kwon的结果。     

反磁剪切等离子体中的电阻交换模不稳定性

具有内部输运垒(ITB)的反磁剪切(RS)等离子体位形是在托卡马克中获得高参数的最具前景的途径之一。这种位形不仅改善等离子体约束,而且可以改进象气球模和新经典撕裂模等这类宏观模的稳定性。然而,反磁剪切区域的高压强可以驱动电阻交换模不稳定性,从而破坏中心区的等离子体高参数。为了研究电阻交换模不稳定性的性质,并确定其在RS等离子体中     

Four-fluid Model and Radial Transport Equation for Toroidal Momentum in Tokamak Plasmas

1. IntroductionIn order to explain some recent experiment resultsand find new ways to improve the plasma performance: the study of the toroidal momentum transport and the spacial structure of radial electric fieldhave drawn more and more attention in tokamakplasma research [l,2,3,4]. To date, the theoreticalanalysis of plajsma toroidal momentum transport hasbeen mainly based on the ordinary MHD model.However, the ordinary MHD model fails to deal withconstraint conditions on the motions of th…