TFTR中α粒子驱动的环向阿尔芬本征模

α粒子驱动的环向阿尔芬本征模式（ＴＡＥ）已在托卡马克聚变试验堆（ＴＦＴＲ）氘－氚（Ｄ－Ｔ）；等离子体中首次观察到了。这种模式是在具有减小的中心磁剪切和提高的中心安全全因子（ｑ（０）〈１）的等离子体中，在中性束注入结束后１００－２００ｍｓ期间观察到的，模活性定域于放电中心区（ｒ／ａ〈０．５），其磁性起伏水平Ｂ┴／Ｂ∥≈１０＾－５和环向模数在ｎ＝２－４范围内，与对ＴＦＴＲ中α－ＴＡＥ稳定性的理论计算一     

JT—60U中负剪切等离子体的理想β极限

研究了在ＪＴ－６０Ｕ中观测到的具有陡压强梯度的负剪切等离子体的理想磁流体动力学（ＭＨＤ）稳定性。为了改善理想β极限，我们研究了安全因子的最小值ｑｍｉｎ的位置和最大压强梯度的位置对理想磁流体动力学（ＭＨＤ）稳定性的影响。当最大压强梯度在ｑ＝ｑｍｉｎ磁面内时，理想β极限由ｎ＝１扭曲－气球模确定。当最大压强梯度在ｑ＝ｑｍｉｎ磁面之上或之外时，恶模和高ｎ气球模变得比ｎ＝１模更加不稳定。我们发现，当最大压强     

在WT—3上用电子回旋加热控制磁流体动力学活性

在ＷＴ－３托卡马克上，系统地研究了用局部电子回旋加热对欧姆加热等离子体中ｍ＝２，ｎ＝１磁流体动力学模的控制。发现用ｑ＝１和ｑ＝２磁面附近的电子回旋加热能同时抑制ｍ＝１和ｍ＝２模，这里ｑ是安全因子。     

在JT—60U高βp放电中q=3磁面上的内输运位垒和极向等离…

在ＪＴ－６０Ｕ托卡马克的高βｐ放电中，伴随着改善约束，观测到内输运位垒的自然形成。发现输运位垒的径向位置是在ｑ＝３磁面上。定域于输运位垒的一个快磁流体动力学事件引起边缘位垒随后形成，此位垒导致约束进一步改善。在这些放电中，在ｒ／ａ＝０．８处也观测到明显超过现在的新经典理论预言的高极向等离子体旋转速度。     

采用阿尔芬本征模确定等离子体芯部的q分布

采用观察到的大锯齿崩溃前出现的环形性诱导的阿尔芬本征模（ＴＡＥ）确定了离子回旋共振频率加热（ＩＣＲＦ）等离子体的ｑ＝１磁面内的ｑ分布。由ＴＡＥ频谱得到的ｑ分布与从动态斯塔克效应测量中获得的分布良好吻合。     

在欧洲联合环等离子体中杂质的极向不对称分布

在欧洲联合环最佳化的剪切托卡马克等离子体中，在镍激光注入实验之后，实验上已经观测到镍离子的极向不对称分布。两类不对称性出现，在高约束模等离子体中早已观测到的第一类不对称性中，镍离子积聚在极向截面的外侧，这可由中性束注入驱动的快环向等离子体转动予以充分解释。第二类不对称性在位置上是相反的：在射频加热的最佳化剪切等离子体中，已观测到镍离子积聚在极向截面的内侧上。     

STE—2反场箍缩极向偏滤器实验的首批结果

已在有一个外偏滤器室的放电容器中产生了有单极向零的反场箍缩。在目前的实验中没有装上导电壳。极向偏滤器位形维持的时间为壁的时间常数，在磁起伏中ｍ＝１撕裂模的优势不受偏滤器位形的影响。采用偏滤器位形和在偏滤器电流达到主等离子体电流的３０％的情况下，极向偏滤器都没有引起对等离子体性能的有害效应。     

欧洲联合环（JET）上的高密度、高性能高约束模等离子体

欧洲联合环上最近的实验[Rebut等人，《聚变工程与设计》22，7(1993)]目的是改善高密度的高约束模(H模)等离子体中的约束质量。通过强等离子体成形(三角形变度0．35＜δ＜0.5)、杂质植入和强场侧弹丸注入这三种方法已获得了如在密度接近或超过85％Grccnwald密度极限定标时由国际热核实验堆ITER—H98（7，2），定标预计的能量约束时间。观测到在约束末变差的情况下中心密度缓慢峰化。通过中心离子回旋共振加热可阻止锯齿损失和芯部杂质累积。在大三角形变度和杂质植入等离子体中，发现与Ⅰ型边缘定城模(ELMs)有关的平均功率损失的减小是因为在ELMs之间发生了附加损失。观炽到宽带磁起伏，这使我们想起其它托卡马克上有小ELMs的情况。已改变等离子体位形以寻找边缘坪项参数和小ELM损失的最佳组合。     

螺旋性注入环（HIT—Ⅱ）上的电流驱动实验

螺旋性注入环[HIT—Ⅱ：T．Jarboe et al.，Phys.Plasmas5，1807(1998)]是一个能够进行感应(欧姆)和同铀螺旋性注入(CHI)电流驱动的小环径比托卡马克。虽然HIT—Ⅱ装置的尺寸是中等的(大半径R＝0．3m，小半径a＝0．2m，轴上环向场达到0．5T)，但已证明分别采用CHI或感应都能达到200kA的环向等离子体电流。环电压、边界通量和等离子体平衡可通过实时通量反馈系统控制。在电流斜升和衰减期间HIT—Ⅱ欧姆等离子体呈现出重连事件，这些事件在保持磁螺旋性的同时可弛豫电流分布。已研究了一种采用双零偏滤器(DND)边界通量的新的CHI等离子体运行工况。DND CHI等离子体显示出良好的逐次放电再现性，低的杂质含量，吸收器区的最小的缩减电流以及与大闭合通量芯部区[EFIT:L.Lao et al.,Nucl.Fusion25，1611(1985)]一致的EFIT重建平衡。HIT—Ⅱ DND CHI放电在外中平面也显示出连续的n＝1模，实验上这种模与电流分布弛豫有关。已对螺旋性注入电流驱动的详细解释进行了研究，研究结果与HIT和HIT—Ⅱ放电的实验观察结果一致。按照此机理，n＝1模结构的非对称变形通过发电机作用在芯部等离子体产生电流驱动，从而弛豫CHI驱动的电流分布。     

同位素质量对具有边缘定域模的JET高模等离子体输运模拟的影响

在BALDUR预测性输运程序中使用多模模型研究了JET等离子体放电中同位素质量对热输运和粒子输运的影响。从这些模拟中得到的温度和密度分布一般都与实验测得的带边缘定域模的JET高模氢、氘和氚放电中的十分相符，出人意料的是，在这些模拟中使用的纯回旋玻姆输运模型，能正确地预言当同位素质量增加时实验上观测到的约束改善，该模型给出如下结果：当所有等离子体分布的形状保持不变时，回旋玻姆扩散系数随同位素质量而增大。然而，在JET实验中发现，当同位素质量增加时，在边缘平台的顶部电子和离子温度均系统地上升。这里报道的数值模拟表明，同位素质量增加时，边缘温度的这种增加以及随后温度分布的加宽是约束改善的原因。     

在低混杂波频率范围大功率微波辅助下实现HT-7托卡马克低环电压启动

在HT－7托卡马克放电实验中，使用N∥谱实时可调，频率在等离子体低混杂波频率范围，功率达150－200kW的大功率微波，辅助托卡马克装置的加热场进行了等离子体放电。在低环电压下实现了托卡马克的成功启动。使用这种方法使HT－7装置的启动环电压由通常的20V左右下降到5V以下。这相当于实现了放电启动的最大加热场副边场强由2.5-3V/m降低到0.6V/m左右。实验还观察到，在这种微波辅助低环电压启动条件下，气体电离过程和等离子体电流建立过程中的伏秒数的消耗，初始等离子体的辐射等一系列不同于单纯欧姆放电过程的物理现象。     

电子回旋波在非圆截面托卡马克等离子体中的传播与功率沉积

通过求解等离子体平衡方程、波迹方程和准线性Fokker-Planck方程,数值模拟了电子回旋(EC)波在非圆截面托卡马克等离子体中的传播轨迹和功率沉积。模拟结果表明:当EC波从顶部发射时,相比于圆截面的EC波波迹,非圆截面的波迹会向等离子体弱场侧偏移,增大等离子体中心电子密度,波迹也会偏向弱场侧,相应的波功率沉积有所降低;当EC波O模从中平面弱场侧发射时,随着平行折射率的增大,波迹弯曲幅度变大,增大到一定数值时会折回弱场侧穿出,波功率沉积随极向发射角的增大而降低,环向发射角约取10°时,波功率沉积达到最大。     

放电最佳化和边缘稳定性的控制

在近期的ＪＥＴＤＴ运行中，改善芯部和边缘ＭＨＤ稳定性的放电最佳化对获得无ＥＬＭ热离子Ｈ模式状态下创记录的聚变功率放电是至关重要的。描述了用来增强边缘稳定性的技术。特别报道了用来抑制外部模的成功的电流斜降技术。通过减小边缘电流密度，外部模的稳定性得以增强，从而证实了该模为ｎ＝１的外部扭曲模。然而，等离子体电流的减小缩短了无ＥＬＭ期间，这与表明气球极限较早出现的稳定性计算是一致的。为了增强外部扭曲稳定     

HL-1装置等离子体删削层的热通量研究

在HL-1托卡马克装置中采用石墨圆筒屏蔽的钼探针,研究了删削层等离子体离子侧和电子侧的热通量及其径向分布。用热电偶测定了HL-1抽气孔栏头部石墨瓦片在一次托卡马克放电中的热负荷通量及其不均匀的极向分布。当从孔栏头部喷气加料时,等离子体密度增加,并观测到石墨瓦片的热负荷明显降低,这表明用局部喷气的方法可以降低孔栏头部或偏滤器中性化板的热负荷,并且使等离子体品质得到某些改善。     

JT—60U的高密度ELMy H模式等离子体中能量和粒子约束的退降

在ＪＴ－６０Ｕ，用１８－１９ＭＷ的高功率中性约束注入，研究了在ＥＬＭｙＨ模式等离子体中有高再循环滤器时能量和粒子约束的退降，等离子体参数固定在Ｉｐ＝１－１．２ＭＡ，Ｂｔ＝２－２．１Ｔ和ｑ９５＝３．３－３．５。总体能量约束时间τＥ的减小是由于快离子的储能随等离子体密度增加而减小，而热能约束时间τ１ｈ在附着偏滤器条件下从０．０８８－０．０９２ｓ稍微降低到０．０８３ｓ。另一方面，由于自偏滤器注入的中性粒     

改善磁剪切的托卡马克等离子体中芯部输运的减弱

当ｑ分布从其正常的电阻平衡改变以致在磁轴附近的区域中ｑ＞１的磁剪切减小或反向时,许多托卡马克中都观察到辅助加热等离子体约束的自发改善。对整个等离子体约束的影响起因于等离子体内部输运垒的形成,在此处热输运系数和粒子系数都大为减小。这些内部输运垒有时是与独特的磁面,比如剪切反向的磁面联系在一起的。输运的减弱似乎可归因于剪切等离子体流对湍流的抑制作用,在ＴＦＴＲ中现已测到这种作用。湍流抑制理论的扩展证明     

反磁剪切位形下撕裂模的稳定性分析

在托卡马克等离子体放电中,理想的金属壳壁对等离子体中的电磁扰动起稳定作用。电阻性金属壁与等离子体中电磁扰动的作用导致等离子体流速的降低和扰动频率的减少,这种相互作用的增强能够引起等离子体中撕裂模“锁模”现象。下面将讨论在中空的电流分布下,等离子体中存在两个相同模数撕裂模有理面时,撕裂模之间的相互作用和电阻性金属壁对撕裂模稳定性的影响。     

HL-2A装置中阿尔芬本征模的数值模拟

采用GTAW程序模拟研究了HL-2A装置等离子体中的阿尔芬(Alfvén)本征模,得到了典型放电条件下的本征频率和模结构及等离子体密度分布对本征频率和模结构的影响。计算得到的环形阿尔芬本征模（TAE）间隙中的本征频率99.09、74.90和99.17 kHz与实验观察到的高频Alfvén本征模频率相吻合。计算还发现,等离子体中心电子密度的增大会导致TAE的本征频率减小,但不影响模的径向位置和结构。     

在SWIP-RFP装置反场箍缩的实验结果(英文)

给出西南物理研究院反场箍缩(SWIP-RFP)装置的实验观测结果。在确定放电程序下,不同的初始气压,不同的极场电容器、环场电容器Ⅰ和环场电容器Ⅱ充电电压条件下,反场箍缩位形在60～210μs时间区域能够建立。给出了等离子体电流及其持续时间,以及与其相关因素的依赖关系。由实验给出F-Θ曲线、等离子体柱位移、B_φ和B_θ的分布、光电测量信号和等离子体电流维持时间,它们是互相一致的。这结果表明,在无功率短路情况下,等离子体存在时间大于0.3ms。     

DⅢ—D上H模状态下的量化边缘物理学进展

定量化DⅢ－D的边缘条件以便提供对H模状态的物理学的了解，若干研究表明电子温度不是控制L－H转变的关键参数，边缘温度梯度和压力梯度是这类参数中更有希望的候选者，在转变到H模的放电的L模阶段中，边缘温度梯度和压力梯度系统地增大，它们的增大一般大于基本量的增大，H模约束质量明显与H模的压力坪顶高度相关，压力梯度受到MHD模的限制，尤其受到有限模数n的理想扭曲气球模的限制，对于各种放电，正比于（βp^ped)^1/2的关系很好地描述了电子压力的位垒宽度，已发现了一种称为静态H模的新约束状态，该状态提供无ELM的稳态运行，低辐射功率和正常的H模约束，相干边缘MHD模提供足够的粒子输运以控制等离子体密度，同时允许压力坪顶几乎维持与ELMing放电中观察到的一致。