用RHF在HT-6B托卡马克上研究等离子体的约束和锯齿振荡行为

给出了HT-6B托卡马克上的共振螺旋场(RHF)对等离子体的约束和锯齿振荡行为的影响的实验结果。RHF使电子热导减小、电子温度分布变宽、等离子体密度增加并增强了杂质辐射,同时使锯齿振荡增强(包括锯齿幅度、周期、上升率及反相半径)和m=2、3、4的MHD不稳定性被抑制。实验结果表明RHF使放电进入一个新的放电状态。     

HT-6B托卡马克装置放电区精细结构研究(英文)

在HT-6B托卡马克装置的不同n_eq(α) 参数条件下,发现五种不同特性的放电区。两种主要的典型放电区为锯齿区(SAWTOOTH)和MHD振荡区。在此二区之间存在一个过渡区。过渡区中可以出现锯齿和MHD振荡两种放电状态。在低密度情况下出现高能电子区和逃逸区。在低q(α)的过渡区及其附近(共振区),外加共振螺旋场(RHF)有强烈地抑制MHD振荡、放大锯齿波形、改善放电等多种作用。     

HT-6B托卡马克装置放电区精细结构研究

在HT-6B托卡马克装置的不同n_e～q(α)参数条件下,发现五种不同特性的放电区。两种-主要的典型放电区为锯齿区(SAWTOOTH)和MHD振荡区。在此二区之间存在一个过渡区。过渡区中可以出现锯齿和MHD振荡两种放电状态。在低密度情况下出现高能电子区和逃逸区。在低q(α)的过渡区及其附近(共振区),外加共振螺旋场(RHF)有强烈地抑制MHD振荡、放大锯齿波形、改善放电等多种作用。     

HT-6B上的硬X射线测量

HT-6B托卡马克一直对各种放电状态下硬X射线的辐射强度进行着常规监测。在HT-6B低q运行期间,测量并比较了放电不同阶段的硬X射线能谱,对硬X射线的锯齿振荡同软X射线的锯齿振荡做了对照分析。在最近HT-6B低杂波电流驱动实验中。同时观测了从等离子体内部发射的硬X射线和限制器上的厚靶轫致辐射。初步的分析表明它们产生于不同的发射机制。     

HT-6B上的硬X射线测量(英文)

HT-6B托卡马克一直对各种放电状态下硬X射线的辐射强度进行着常规监测。在HT-6B低q运行期间,测量并比较了放电不同阶段的硬X射线能谱,对硬X射线的锯齿振荡同软X射线的锯齿振荡做了对照分析。在最近HT-6B低杂波电流驱动实验中,同时观测了从等离子体内部发射的硬X射线和限制器上的厚靶轫致辐射。初步的分析表明它们产生于不同的发射机制。     

HL-1M等离子体的复合锯齿振荡

用软X射线二极管阵列可以很容易地探测到在等离子体内部形成的软X射线辐射扰动的锯齿振荡波形,根据观测到的锯齿振荡的某些特征可以定性地确定等离子体芯部的磁场位形。在托卡马克等离子体加热过程中,电子加热和电流穿透使得电流分布不断峰化、中心磁轴附近的安全因子下降,当中心安全因子q(O)<1时在q=1磁面附近形成磁岛,磁岛的增长     

HT-6B托卡马克低q放电特性(英文)

HT-6B托卡马克运行于q(α)≤1.75的低q区域时,等离子体仍然有较好的约束性质。q(α)<2.0的低q破裂具有新的特点,它具有大破裂、软破裂和类据告破裂3种类型。低q时强裂的锯齿振荡使等离子体参数分布变宽,从而导致等离子体边缘区具有扭曲模特征的m= 2/n=1模的增长。低q破裂与上述模的增长和锯齿破裂密切相关。如果能实现对锯齿振荡和等离子体参数分布的控制,从而控制低q破裂的发生,那么实现β值较高的托卡马克低q运行是可行的。     

HT-6M边界欧姆加热初步实验结果(英文)

通过提升HT-6M托卡马克等离子体电流,提高了正常欧姆放电状态下的约束能力。等离子体电流上升率为12MA/s,电流提升后,H_α。辐射下降,电子温度分布变陡,电流上升约10％,边界密度在电流提升后迅速增加了50％以上,然后分布逐渐变陡。能量辐射损失减少,其分布变宽。在不同的密度放电过程中,MHD行为出现三种类型,即较强的m=3和m=2的磁扰动变弱;磁扰动转变成锯齿振荡;以及小的快锯齿转变成慢的大锯齿。能量约束时间增加了1.6到1.9倍,粒子约束时间增加了约4倍。文中分析了电流渗透过程并与经典扩散过程进行了比较,所有的实验现象非常类似于L-H模的转变。     

HT-6M边界欧姆加热初步实验结果

通过提升HT-6M托卡马克等离子体电流,提高了正常欧姆放电状态下的约束能力。等离子体电流上升率为12MA/s,电流提升后,H_0辐射下降,电子温度分布变陡,电流上升约10％,边界密度在电流提升后迅速增加了50％以上,然后分布逐渐变陡。能量辐射损失减少,其分布变宽。在不同的密度放电过程中,MHD行为出现三种类型,即较强的m=3和m=2的磁扰动变弱;磁扰动转变成锯齿振荡;以及小的快锯齿转变成慢的大锯齿。能量约束时间增加了1.6到1.9倍,粒子约束时间增加了约4倍。文中分析了电流渗透过程并与经典扩散过程进行了比较,所有的实验现象非常类似于L-H模的转变。     

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。     

HT-6B托卡马克低q放电特性

HT-6B托卡马克运行于q(α)≤1.75的低q区域时,等离子体仍然有较好的约束性质。q(α)≤2.0的低q破裂具有新的特点,它具有大破裂、软破裂和类据齿破裂3种类型。低q时强烈的锯齿振荡使等离子体参数分布变宽,从而导致等离子体边缘区具有扭曲模特征的m=2/n=1模的增长。低q破裂与上述模的增长和锯齿破裂密切相关。如果能实现对锯齿振荡和等离子体参数分布的控制,从而控制低q破裂的发生,那么实现β值较高的托卡马克低q运行是可行的。     

三角变形和拉长等离子体位形对锯齿稳定性的影响

在TCV托卡马卡中观察到锯齿周期和锯齿幅度完全依赖于有向等离子体截面的形状。对等离子体拉长度和三角变形度的系统扫描表明，在高拉长度或低的和负的三角变形度下，锯齿小且其周期短，而在低拉长度或高三角变形度下，锯齿大且其周期长。辅助中心电子回旋加热功率更进一步增强了锯齿特性对形状的依赖关系。锯齿周期可以随辅助加热功率而增加或降低，这取决于等离子体形状。这个对形状的依赖关系由理想或电阻性MHD在触发锯齿崩塌中所起的作用决定。因此由于有辅助加热的等离子体位形，较高的压强使锯齿周期变短，在q＝1磁面里低的压强梯度实验极限与理想的MHD预言相符。所观察到的这个极限随着拉长度的降低也与理想的MHD理论定性相符。     

HT-7托卡马克欧姆放电条件下逃逸电子不稳定性的实验研究

HT-7托卡马克等离子体在低密度逃逸放电条件下,等离子体电流负反馈控制和水平位移振荡成功实现了逃逸电子的反常多普勒共振,分析了共振效应的实现条件.结果显示:反常多普勒共振使逃逸电子的垂直能量增加,平行能量减小,螺旋角增大,从而逃逸电子的同步辐射功率增加,最终逃逸电子的能量降低.可通过此法抑制逃逸电子能量,从而减小逃逸电子对装置造成的损害.     

HL-1M弹丸注入实验中等离子体的约束改善特征和中心磁流体动力学特性研究(英文)

在HL-1M实验中,多发弹丸注入到欧姆加热放电中,明显改善了等离子体约束特性。与相同条件下的欧姆加热放电相比,能量约束时间提高了约30％。等离子体约束的改善是因为弹丸注入后在等离子体中心区域形成了高度峰化的密度和压强分布。实验发现弹丸穿透的深度决定了密度和压强分布的峰化程度,而等离子体中心的磁流体力学活性又随着密度和压强分布的峰化程度的增大而改变。另一方面,等离子体中心磁流体动力学(MHD)活性在限制可达到的中心等离子体压强和决定中心输运特性上起着重要作用,标志着弹丸注入约束改善的峰化的密度、压强分布在出现第一个大锯齿后平化。随着弹丸穿透的加深,芯部区域的压强(密度)梯度变陡,中心MHD活性受到弹丸注入的强烈影响,锯齿崩溃特征有在更高密度、更高压强下时才出现的类理想模的特性,并在崩溃过程中m=1模的发展与一个非常定域的压强扰动耦合。     

微波等离子体增强CVD实验装置建造与调试

建造了一台微波等离子体增强化学气相沉积实验装置,利用该装置实验研究了微波功率、工作气体种类、工作气压及磁场位形对等离子体特性影响。结果表明,在(10~(-1)～10~3)Pa的气压范围内,获得了稳定的微波等离子体。实验证实了氩气参与放电和外加磁场有助于降低所需的微波击穿功率和对等离子体有一定稳定作用。     

中国环流器一号装置最近结果(英文)

HL-1(中国环流器一号)已卓有成效地进行了《MHD不稳定性对运行极限参数的影响》、《等离子体改善约束》、《杂质浓度和输运》、《等离子体边缘条件的控制》和《边缘等离子体特性和扰动》等与等离子体约束物理密切相关的重大课题的系统研究。显著提高和改善等离子体约束性能,获得了许多在国际和国内具有自己特色的重要成果。尤其高密度(n_e>5×10~(19)m~(-3))低q(q_1<2.2)好约束(τ_E>30ms)的等离子体的获得,偏压电极诱发的高约束模(H模)和高密度孔阑位形下改善欧姆约束(IOC)放电状态的实现是对国际核聚变研究的重要贡献。1992年又成功地进行了低混杂波电流驱动、弹丸注入(863高技术)及电子回旋共振加热的实验研究,分析了三大技术对约束的影响,结束了HL-1仅用欧姆加热、有感电流驱动和气体加料的历史,使等离子体约束的物理实验研究达到新的水平。     

JET上在有高快离子能含量下只有ICRF放电的一种新型MHD活性

在有离子回旋共振频率（ICRF）加热和改变等离子体密度的情况下，在JET托卡马克中进行的放电中，已研究了在甚高快离子能含量时锯齿稳定问题，等离子体密度的改变是通过吹氘气加以控制的，在这些实验中，已观测到锯齿性能的惊人差别，当等离子体密度nc减小到低于某个阈值时，居齿频率和崩塌持续时间增加5倍，因为由于快离子慢化时间与nc成反比而快离子能含量随nc减小而增加，所以nc阈值相应于快离子能含量阈值，在这些实验中，当快离子能量对总等离子体抗磁能含量的贡献变得大于45％时达到此阈值，在频率介于55和65kHz之间，环向模数n=1时，有短的无锯齿周期的锯齿活性伴随有MHD活性，这种活性解释为与ICRF驱动的快离子共振的高能粒子鱼骨模，看来实验结果是与锯齿和鱼骨模的稳定性图一致的[White 1989:Theory of Tokamak Plasmas(Amsterdam:North-Holland)]，探索在此图中有甚大快离子群体的那部分。     

铀的电子能量损失谱密度泛函理论计算及实验研究

采用密度泛函理论计算及实验获取了铀的电子能量损失谱（Electron energy loss spectroscopy,简称EELS）。计算的谱峰位置与实验一致。结合计算得到铀的能带及态密度对计算谱及实验谱特征峰进行分析,结果表明：由于铀的5f电子形成窄带对等离子体振荡贡献较小,6p电子的共振跃迁致使等离子振荡频率降低;实验谱中13．3eV能量损失峰为体等离子体振荡峰,20．3eV能量损失峰为6p能带到费米能级跃迁能量损失峰,27．6eV能量损失峰为两次体等离子振荡吸收峰。     

中国环流一号装置最近结果

HL-1(中国环流器一号)已卓有成效地进行了《MHD不稳定性对运行极限参数的影响》、《等离子体改善约束》、《杂质浓度和输运》、《等离子体边缘条件的控制》和《边缘等离子体特性和扰动》等与等离子体约束物理密切相关的重大课题的系统研究。显著提高和改善等离子体约束性能,获得了许多在国际和国内具有自己特色的重要成果。尤其高密度(n_e>5×10~9m~(-3))低q(q_L<2.2)好约束(τ_E>30ms)的等离子体的获得,偏压电极诱发的高约束模(H模)和高密度孔阑位形下改善欧姆约束(IOC)放电状态的实现是对国际核聚变研究的重要贡献。1992年又成功地进行了低混杂波电流驱动、弹丸注入(863高技术)及电子回旋共振加热的实验研究,分析了三大技术对约束的影响,结束了HL-1仅用欧姆加热、有感电流驱动和气体加料的历史,使等离子体约束的物理实验研究达到新的水平。     

低速重离子在热等离子体中电子能量损失的Z1振荡效应

关于离子束和等离子体相互作用的实验和理论结果现已有大量报道【’一幻。这些研究的最重要的结果就是重离子在热等离子体中的能量损失较之在冷物质中有显著增强，而且离子的有效电荷也较在冷物质中大大增加。关于在冷物质中低速重离子电子阻止本领的电荷ZI振荡在实验上和理论上都有明确的结论＊司，而在等离子体中，低速重离子阻止本领随着＆的变化还没有得到较透彻的研究。我们应用量子散射理论具体计算了热等离子体靶对低速重离子的电子阻止本领。应用散射理论，带有电荷为ZI，速度为［）的重离子贯穿热等离子体时的电子阻止本领为（dE…