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。     

FIR激光偏振干涉仪的模拟实验

在Tokamak装置极向场分布的测量中,远红外(FIR)激光偏振干涉是一种可行的办法,它通过探测束偏振面的法拉第旋转测量极向场B_p的变化。原则上沿着等离子体截面不同弦同时进行偏振面旋转测量,结合电子密度分布数据就可推演出极向磁场的分布,并进一步获得等离子体电流密度分布的信息。国际上很多大中型托马克装置例如JET、TFTR、TEXTOR均建立了多道FIR激光干涉/偏振仪系统,对极向场进而对电流密度分布实现了测量。早期法国TFR 600装置曾使用HCN激光干涉仪的修改道完成了法拉第旋转测量,德国TEX-     

脉冲分子束注入HL-1M装置等离子体行为研究

介于已有的喷气(Gas puffing)和弹丸注入(Ice pellet injection)之间,提出了一种新的托卡马克加料手段——脉冲超声分子束注入。在较高的粒子注入通量5×10~(19)/脉冲时,氢分子的速度仍可达到500m/s。一系列氦分子束脉冲注入初始密度为(?)=0.4×10~(19)m~(-3)HL-1M真空室氢等离子体,经过160ms,密度上升至(?)=5.4×10~(19)m~(-3)。根据脉冲分子束注入初期氦光谱(He I 587·6nm)强度的径向分布,1/3峰高位于γ=12cm附近。注入     

Recent Progress of the HL-2A Multi-Channel HCOOH Laser Interferometer/Polarimeter

A multichannel methanoic acid（HCOOH,λ= 432.5μm） laser interferometer/polarimeter is being developed from the previous eight-channel hydrogen cyanide（HCN,λ=337 μm） laser interferometer in the HL-2A tokamak.A conventional Michelson-type interometer is used for the electron density measurement,and a Dodel-Kunz-type polarimeter is used for the Faraday rotation effect measurement,respectively.Each HCOOH laser can produce a linearly polarized radiation at a power lever of ³0 mW,and a power stability <10%in 50 min.A beam waist（diameter d₀≈12.0 mm,about 200 mm away from the outlet） is finally determined through a chopping modulation technique.The latest optical layout of the interferometer/polarimeter has been finished,and the hardware data processing system based on the fast Fourier transform phasecomparator technique is being explored.In order to demonstrate the feasibility of the diagnostic scheme,two associated bench simulation experiments were carried out in the laboratory,in which the plasma was simulated by a piece of polytetrafluoroethene plate,and the Faraday rotation effect was simulated by a rotating half-wave plate.Simulation results agreed well with the initial experimental conditions.At present,the HCOOH laser interferometer/polarimeter system is being assembled on HL-2A,and is planned to be applied in the 2014-2015 experimental campaign.     

HL-1M托卡马克的激光散射测量电子温度的相对论修正

简要介绍了HL-1M托卡马克上用激光汤姆逊散射测量等离子体电子温度的方法,阐述了相对论蓝移的原理和数据处理的方法,给出了HL-1M托卡马克上电子温度相对论修正的估算公式.散射谱中心频率蓝移量近似和电子温度成正比,在电子温度只有几百eV的情况下,散射谱中心蓝移较小,当电子温度达几千eV的情况下,散射谱中心蓝移较大.电子温度的误差与电子温度的4次方成正比,在电子温度较高即1 keV以上时,不考虑相对论效应会造成测置的结果有较大的误差,误差有时达到100～200 eV.而在电子温度较低即只有几百eV时,不考虑相对论效应只对结果造成较小误差,一般只有5～60eY.     

高功率HCN波导激光器研制

主要叙述为HL-2A装置多道远红外(FIR)激光干涉仪而设计研制的一台高功率cw HCN分子波导激光器。按照337μm波导激光器定标定律选算出输出功率大于400 mW的HCN激光器几何结构参数(放电长度5.6 m,波导放电管内直径φ6.3 cm)。讨论了获得连续稳定输出的运行参数范围和大体结构。对激光器整体做了综合考虑,诸如热阴极采用了发射电流密度大的LaB_6材料,用殷钢棒稳固谐振腔长的光桥结构以及精确腔准直平移的全反射镜端机械调节结构,送排气管道的半定量估算等。给出激光器运行参数的初步调试实验结果。     

HL-1M弹丸加料等离子体密度特性

HL-1M装置在欧姆加热条件下进行过在一次放电中注入1～4粒小弹丸加料研究。今年,在一次放电中实现了8粒氢弹丸的连续注入,并对密度分布和扰动特征以及这些特征与装置器壁再循环、弹丸大小、注入速度和间隙的关系进行了进一步的研究。实验表明器壁再循环对高密度的获得有重要的影响。在再循环很小时,发射间隙适当的条件下,HL-1M能接受8发弹丸连续注入。而再循环较高的条件下连续注入3粒φ1.0mm弹丸获得了本轮加料实验的最好参数:等离子体中心密度n_e(0)=5.3×10~(13)cm~(-3),总体储能W_p=6.0 kJ,τ_e=26ms。用CCD相机拍摄了弹丸消融云的照片,对消融过程进行了简要的分析,证实消融的不对称和弹丸轨迹的偏转是电子侧消融强于离子侧的结果,弹丸发射间隙及完整性对密度扰动有重要的影响。     

HL-1M装置放电中电子密度分布的峰化行为

早在第12届IAEA等离子体物理与受控核聚变会议上曾讨论了由峰化密度分布引起的或与峰化密度分布相关的约束改善以及与离子温度梯度模η_i的抑制的可能关系。国际上一些装置的实验也确认了导致n_e(r)分布峰化的许多放电状态,即弹丸(PI)深层加料、NBI分子束的反向注入以及锯齿活性的自发抑制,同时也发现在导致改善Ω约束状态时,喷气速率降低也能引起向峰化密度分布的转变。对所有这些具有峰化密度分布情况共同的特征是相对于Ω加热或L状态放电τ_e、τ_p得到改善,可以说大多数改善了的约束是在峰化密度分布的情况下获得的。与高约束H模式约束改善的物理原因     

HCN激光偏振干涉测量等离子体极向磁场

介绍了一种利用HCN激光器测量等离子体极向磁场的诊断方法。设计建造了一台偏振干涉仪 ,获得了测量精度为 0 3°的法拉第旋转角。实验结果显示该系统可用于HL 1M托卡马克的极向场测量。