ASDEX—U上ECCD致稳新经典撕裂模的实验

实验上证明了用ＥＣＣＤ减小新经典撕裂模。实验表明,只要沉积中小很接近共振表面,以注入放电中的总加热功率的仅４％－８％的平均ＥＣＣＤ功率,就能将磁岛宽度减小４０％。模幅度的减小导致由该模引起的储能损失的部分恢复。该实验结果通过模拟计算得到了很好的重复。     

TFTR中的模转换加热和电流驱动实验

本文报导了在找卡马克等离子体中用弱场侧天线时，从快磁声波到离子Ｂｅｒｍｓｔｅｉｎ波的模转换能有效地加热电子和驱动电流的首次实验证明。在ＴＦＴＲ中，轴上和离轴的非感应驱动了直到１３０ｋＡ，的电流，并且测量了所造成的电流分布，。在加热实验中，用３．３ＭＷ射频加热功率产生了１０ｋｅＶ的峰值电子温度。     

Alcator C—Mod上快粒子驱动模的研究

在Alcator C-Mod的低剪切电流或反向剪切电流上升条件下，已观察到氢少数类离子回旋共振频率（ICRF）加热下的高频相干磁起伏。模频率（150－450kHz)处于中所希望的中心q值大于1的环向阿尔芬本征模（TAE）范围内。这些模有低的模数n≤3，在离子抗磁漂移方向转动。在有低磁剪切或反向磁剪切的较低密度电流上升条件下，TAE可被预计的刚好超过100keV的快氢离子导去稳定。用CASTOR编码进行的计算表明，在测出的模频率下宽的本征模能以计算出的频率存在。这与横过分布的清晰的TAE间隙一致。电流上升的模的频率在不同15ms内从150kHz到400kHz快速地上升或,这不能由线性理论来解释。在某些情形下，只有单模被激发，其频率线性上升。这与在其他装置上经常观察到的频率下降的多模不同。     

用电子回旋加热和电流驱动长脉冲改善TCV托卡马克的中心电子约束

通过用电子回旋加热（ECH）和电流驱动（ECCD）调整电流分布来改善TCV托卡马克的中心电子能量约束。单靠轴上反向ECCD仅以瞬变方式可实现上述目标。用致稳磁流体动力学模的离轴ECH两步步骤和产生平的或反转的电流分布的轴上反向ECCD来获得稳定工况。这种中心温度高达9keV(归一化βN-0.6时）的高约束状态已持续了整个加热脉冲持续时间，或200倍于电子能量约束时间和5倍于电流再分布时间。     

TCV托卡马克上用ECCD的高功率ECH和全非感应电流驱动运行

本文讨论了TCV托卡马克上高功率电子回旋加热（ECH）和电流驱动（ECCD）的实验结果。由6个回旋管提供的高达2．7MW的功率以X模中二次谐波频率（82．7GHz)送入托卡马克。6个独立的发射器将功率传输到等离子体中，每个发射器配备了可操纵的镜子以允许极向和环向的注入角可以宽幅度的变化。对于足2s的回旋管脉冲持续时间，用满功率下目前最大电流为210kA的同向ECCD稳态，实现了托卡马克的全非感应运行。实验测得的ECCD效率与线性模拟得到的结果吻合。已观测到在给定功率下可达到的总体最高效率受到稳定性条件的限制，同时在磁轴上效率达到最高。随着总功率的增加，当沉积功率的分布宽度小于一个最小值时，MHD破裂不稳定性发生。许多ECCD放电显示了高水平的电能约束，可以达到两倍的Rebut-Lallia-Watkins(RLW)定标律，而该定标律完全满足欧姆条件。在中心区域的反向ECCD中，我们已观察到了最长的约束时间（达到4倍的RLW）。在这些条件下（电子温度超过10keV)获得了和欧姆条件下的扩散率差不多的中心区域的电子热扩散率。     

波纹场和新经典撕裂模对托卡马克中快离子输运影响的数值模拟研究

托卡马克是一种可能的受控核聚变实施方案,粒子输运在维持核聚变反应的进程中起着重要作用.使用导心运动代码ORBIT,针对波纹扰动和2/1新经典撕裂模(Neoclassical Tearing Mode,NTM)对圆截面托卡马克氘离子输运的影响开展了详细的数值模拟研究,同时计算了损失粒子的相空间分布.结果 表明:粒子的损失...     

离子回旋频率波加热下的EAST等离子体锯齿行为研究

利用软X射线、中子注量检测诊断系统和偏振干涉仪（Polarimeter-interferometer,POINT）约束下的平衡反演算法（Equilibrium Fitting Algorithm,EFIT）,对东方超环（Experimental Superconducting Tokamak,EAST）等离子体在离子回旋共振频率波（Ion Cyclotron Resonance Frequency wave,ICRF）在轴沉积加热下的锯齿周期,锯齿幅度,q=1面处等离子体压强梯度,q=1面的半径的变化情形进行了研究。研究发现,在轴沉积情况下,加入ICRF可以对锯齿起致稳作用（延长锯齿周期）,锯齿周期与ICRF功率呈正相关;锯齿周期随着ICRF的加入或者ICRF功率的变化趋势,与锯齿幅度和q=1面处等离子体压强梯度变化趋势大体上一致;要改变q=1面半径,ICRF的功率可能需要到0.8 MW以上;在ICRF功率占比更高的加热条件下,锯齿周期和q=1面半径随着ICRF功率变化更敏感;EAST中ICRF产生的快离子和导致的q=1面半径的变化可能对锯齿行为有一定的影响。     

用螺旋场抑制多种模式的撕裂模

对共振螺旋场(RHF)抑制撕裂模进行了分析和数值计算。考虑了撕裂模之间的非线性相互作用。分析指出:不同模式的耦合可能使某些模式失稳,也可能使某些模式增稳。这与一定的条件有关。因为模式之间有相互作用,τ=2的RHF可以稳定所有的模式,在多种模式存在的情况下,τ=3的RHF是无效的,仅在单模近似下它能抑制m=3的模式。     

用螺旋场抑制多种模式的撕裂模

对共振螺旋场(RHE)抑制撕裂模进行了分析和数值计算。考虑了撕裂模之间的非线性相互作用。分析指出:不同模式的耦合可能使某些模式失稳,也可能使某些模式增稳。这与一定的条件有关。因为模式之间有相互作用,l=2的RHF可以稳定所有的模式,在多种模式存在的情况卜,l=3的RHF是无效的,仅在单模近似下它能抑制m=3的模式。     

局部驱动螺旋电流对撕裂模不稳定性的影响

采用约化磁流体力学模拟方法,在托卡马克大环径比近似情况下,研究了局部驱动螺旋电流对撕裂模不稳定性的影响,分析了螺旋电流强度、螺旋电流径向沉积宽度以及螺旋电流加入时刻对m=2/n=1经典撕裂模发展过程的影响。研究结果表明：螺旋电流强度的增大和沉积宽度的变窄都会更有效地抑制经典撕裂模的发展,但过强的螺旋电流强度或较小的螺旋电流沉积宽度会引起翻转不稳定性;随着螺旋电流在经典撕裂模发展过程中加入时刻的推迟,其对撕裂模不稳定性的控制效果会越来越差。     

点火托卡马克等离子体芯部的新经典杂质输运

在假设杂质通量受新经典输运支配的条件下研究了点火聚变堆（ITER FDR）芯部的杂质行为。估计两种温度分布的平衡杂质分布,并与芯部扩散系数为Dan=0.5m^2/s的纯反常扩散结果作了比较。将所有相关等离子体粒种的碰撞考虑进去,计算了新经典通量。芯部的扩散系数低于0.1m^2/s,并随杂质Z的增加而减小。平均漂移速度总是向外,并引起对高Z元素的有效屏蔽。由于扩散系数小,芯部的He浓度分布猛烈上升。轴上氢浓度为CHe≈15%-17%。与用纯反常输运和CHe≈9%的轴上氦浓度作出的计算结果相反,He密度不仅由再循环边缘源确定而且由低的芯部输运、增强的稀释和减小的聚变源的相互作用确定。增强的稀释使总的聚变功率下降8%--11%。当Dan^He=0.2m^2/s的氦有一个附加反常芯部扩散,He的中心浓度下降到CHe≈10%。     

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。