DⅢ—D托卡马克H模式等离子体中的快波电流驱动

在DⅢ-D托卡马克的H模式和VH模式等离子体中首次测量了由快阿尔芬波驱动的电流。对极向通量演变的分析表明，快波电流驱动分布是中心峰化的，但有时比理论预计的宽。尽管对于很少发生ELMs的等离子体，测得的电流驱动效率与理论一致，但是对于有快ELMs的等离子体，电流驱动效率为一个数量级，则太低了。功率调制实验表明，电流驱动随ELM频率的增大而降低是由于中心吸收的快速功率的份额降低引起的。当等离子体分界面外侧的电子密度上升到大于ELMs引起的快波截止密度时，吸收和电流驱动是最弱的，从而可能允许边缘损失机制耗散快波功率，因为对于脱离等离子体的快波，截止密度是一个障碍。     

TETB堆芯温度、密度、β值和中子功率对加料偏差的动态响应

从托卡乌克工程试验增殖堆(TETB)的设计工作点出发,运用微扰法,考虑当等离子体电流是由外界非感应式低混杂射频功率驱动并维持的情况下,对目前的能量约束经验定标关系作适当的变动。讨论了加料偏差对堆芯等离子体的温度、密度、β值(定义为等离子体热压强与约束它的磁压强之比)和聚变中子功率的影响。计算表明在有电流驱动条件下,对Neo-Alcator定标,ASDEX-H模定标及Kaye-Goldston定标(不管L模还是H模),TETB设计没有工作在奇异点上,对短时间的加料偏差不会出现非常恶性的响应。     

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。     

H模平台的物理和定标

现在认为在高约束（H模）工况中存在于等离子体边缘的输运位垒对全域能量约束是重要的。最近，在几个偏滤器托卡马克中已对在电子和离子密度和／或温度中的位垒宽度和高度作了详细测量。评论了这些结果，重点是在平台高度和宽度的定标上。许多实验观测理想气球稳定性很好描述了极限平台压强梯度的情况。在某些情况下，极边缘是在‘第二稳定’工况。在几个实验中注意到在电子和离子的温度和密度中平台宽度△之间的判别。所报道的一些定标是JT－60U上的△Ti=3.3√ερi,pol和DⅢ－D上的△Pe/R∞βpol,ped^0.4。在许多实验中，△Te与等离子体电流无关。评论了充分发展的H模式平台的理论模拟。概述了最近对平台参数及其定标的若干预计，并将它们与实验相比较。     

DⅢ—D托卡马克上弹丸注入直接触发的H模等离子体的研究

DⅢ-D托卡马克上通过注入冰冻氚弹丸直接产生了从低约束（L模）出子体到高约束（H模）等离子体的转变。H模的转变发生在边缘电子和离子温度低于L模值时。这就意味着临界边缘温度不是H模转变必需的。实验上确定的边缘等离子参数远低于几个触发H模的H模转变理论所预计的参数，从而表明需要修正这些理论。     

JET中的内部输运垒放电及其对边缘条件的灵敏度

几次JET实验致力于研究具有内部输运垒（ITB）的稳态放电，ITB形成于放电电流的上升阶段，放电是在芯部具有低磁剪切[=r/q(dq/dr)]和附加的高加热功率条件下进行，为了得到在高压力峰值下稳定性与破裂的关系，这在ITB放电中是典型的，可以加宽在等离子体边缘有H模输垒的压力分布。但是，由于在ITB处旋转剪切和压力梯度的减小，无ELM H模期间边缘压力的大幅增大削弱了ITB。另外，H模阶段I型ELM活性导致JET中现有输入功率（达28MW）时ITB的崩塌，通过控制输入功率减小芯部压力以及利用氩气剂量控制等离子体的边缘压力，获得了最佳ITB放电，在大约30％－40％Greenwald密度的线平均密度下，这些放电达到了H97约束增强因子（τE／τE.ITER97,定标）为1．2－1．6时若干能量约束时间（τE）的稳态条件，利用添加的氘气剂量或浅弹丸加料增大密度导致了ITB削弱，为了维持高密度下的ITB，应在等离子体边缘保持Ⅲ型ELMS，给出未来JET实验的范围。     

JT—60U全非感应电流驱动系统下具有大自举电流份额的准稳态高约束反剪切等离子体

在JT－60U托卡马克上首次获得了具有大自举电流份额（约80％）的准稳态反剪切等离子体。反剪切区的收缩受到内输运垒（ITB）层峰化的自举电流的抑制，并且ITBs在大半径处得以维持，它们与H模边缘坪顶结合，结果导致了高约束或2.2或H模定标持续了6倍能量约束时间或2.7s。另外，实现了自举电流和束驱动电流的全非感应电流驱动。     

AlcatorC—Mod中H模式输运垒区的径向杂质输运

在AcatorC-Mod托卡马克边缘区域把用1．5mm径向分辨率测量软X射线发射率分布和高分辨率子密度、电子温度测量结合起来以便于简化H模式期间中Z杂质的输运分析。把氟辐射和氟输运的详细的模拟结果同实验测量结果比较,从而可获得H模式输运垒区的输运系数的知识。找到正好在界面以内存在强内杂质箍缩的证明。强内箍缩区与强电子密度梯度区完全吻合,这表明内箍缩可由离子密度梯度驱动,如新经典理论预言的那样。采用新经典杂质对流分布的模拟与实验顶宽度变化来诊断边缘扩散系数的变化。在不同类型的H模式之间观察到边缘扩散系数的重大差别。也识别出增强DαH模式中的边缘扩散系数的几个定标。这可能有助于阐明引起这种具有强引力约束模式的物理过程。     

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。     

强功率加热下托卡马克的局域输运模型及定标关系(英文)

提出了一种简单的,唯象地确定的热传导模型以用于强功率加热下的L-模和H-模的约束分析。如假定中心热导率与中心等离子体温度成正比,则所得能量约束时间将自动与外加热功率的平方根的倒数成正比。讨论了锯齿效应、边缘H-模效应及中心热垒效应。用该模型来讨论氘、氚燃烧过程中的等离子体约束性能,其结果将比通常应用的零维等值线分析法(POPCon)得到的大为改进。     

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。     

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。     

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。     

强功率加热下托卡马克的局域输运模型及定标关系

提出了一种简单的,唯象地确定的热传导模型以用于强功率加热下的L-模和H-模的 约束分析。如假定中心热导率与中心等离子体温度成正比,则所得能量约束时间将自动与外加热功率的平方根的倒数成正比。讨论了锯齿效应、边缘H-模效应及中心热垒效应。用     

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。     

中性束注入和离子回旋加热对HL-1M边缘极向流速和电场分布的影响

改善托卡马克等离子体的约束是聚变研究的重要课题,等离子体边界条件对整个等离子体约束性能的影响是非常敏感的。L-H模转换机制与边界径向电场E_r、E_r的梯度及极向旋转速度等参数密切相关,同时,边缘等离子体的径向输运与边缘极向电场E_θ的变化有关。在ASDEX装置实验中,中性束注入第一次观测到H模产生,指出了中性束注入降     

Tore Supra中全域碳产生和输运

在小Ｔｏｒｅ Ｓｕｐｒｅａ等离子体中已杂质产生和输运。对于这种等离子体，唯一的杂质源是一个外侧孔栏。主要诊断设备是一个可见内视镜，它能对在所选波下要得到的整个孔栏的ＣＣＤ相机象进行绝对强度校准。实验结果表明，尽管化学溅射是解释孔栏象必不可少的，但它对中心杂质含量的贡献不大。用３维蒙特卡罗边缘杂质代码ＢＢＱ和１维Ｔｏｒｅ Ｓｕｐｒａ芯部杂质输运代码一起模拟了实验边缘碳通量和芯部等     

在新闭合偏滤器Ⅱ位形下ASDEX—U H模式放电的运行极限

报道了对ASDEX－U新闭合偏滤器Ⅱ的加气，高密度H模式放电的系统研究，重点放在很宽的外部可控等离子体参数范围内的运行极限（H－L转变，密度极限）上，发现，当接近高密度时，H模式阈功率大大超出普遍认可的预言Ph^th ncBt。在接近H－L模反转变时，获得了最高密度（密度极限）。该密度极限通常与偏滤器的完全脱离有关。为了基于脱离的模型和Greenwald极限，研究并讨论密度极限定标。     

中国环流器二号A装置工程与实验进展

介绍了中国环流器二号A(简称HL-2A)装置上关键聚变工程技术取得的新进展及在磁约束聚变科学若干关键课题研究取得的重要实验成果,特别是在HL-2A装置上成功实现了偏滤器位形下具有边缘局域模的高约束模式运行,是我国磁约束聚变实验研究史上具有里程碑意义的重大进展,使我国的磁约束聚变科学和等离子体物理实验研究进入了一个崭新的阶段。     

中国环流器二号A装置工程与实验进展

介绍了中国环流器二号A(简称HL-2A)装置上关键聚变工程技术取得的新进展及在磁约束聚变科学若干关键课题研究取得的重要实验成果,特别是在HL-2A装置上成功实现了偏滤器位形下具有边缘局域模的高约束模式运行,是我国磁约束聚变实验研究史上具有里程碑意义的重大进展,使我国的磁约束聚变科学和等离子体物理实验研究进入了一个崭新的阶段。