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。     

中国环流器新一号(HL-1M)物理设计

中国环流器新一号(HL-1M)是在中国环流器一号(HL-1)基础上升级改造的托卡马克装置。基于当时世界上受控核聚变研究发展的趋势,经过深入研究和广泛的物理技术论证,确立了关于HL-1改造的主要方向,即去掉原有的厚铜壳,改造真空室,并根据等离子体需要改造电源设备,以便于开展较大规模的辅助加热和无感驱动电流研究。HL-1M装置的主要物理目标是开展兆瓦级功率的辅助加热和低混杂波电流驱动研究。此外,还将通过装置的改进,增大等离子体体积,在更高参数下研究欧姆加热等离子体性质,在自己的装置上获得对未来设计托卡马克装置有用的实验数据库,并为下一代更大托卡马克装置(HL-2)的建造积累经验。同时,利用HL-1实验结果外推和托卡马克实验定标关系,以及数值模拟计算和理论分析,详细地设计了HL-1M的欧姆加热和辅助加热等离子体物理参数。     

HL-1M装置边缘等离子体特性研究

边缘和芯部等离子体的同时控制对优化托卡马克等离子体性能是重要的。边缘等离子体密度、温度和空间电位等通常采用朗缪尔静电探针测量,而旋转速度可用马赫探针测量。好的加料技术对于获得高性能等离子体也很重要,在HL-1M装置上已开展了8发弹丸注入和分子束注入(MBI)加料实验,它能使等离子体产生中空的温度和电流密度分布,并容易获得高密度和良好的约束。本文主要介绍在低杂波电流驱动(LHCD)、多发弹丸注入和MBI三种典型放电中边缘等离子体参数的测量结果。     

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

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义随着     

HL-1M装置LHCD和ECRH实验的边缘流速和电场测量

在聚变装置中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HL-1M装置中利用低杂波(LHW)注入和电子回旋加热(ECRH)实验,观测边缘等离子体流速和电场的径向分布和变化来研究改善约束性能与E_θ,E_r,dE_r/dr及边界涨落的关系。     

HL-1M装置离子回旋波注入实验的边缘参数测量

为了提高等离子体温度和密度,在高参数下从事托卡马克等离子体物理研究,在HL-1M装置上进行低杂波加热和电子回旋波加热的基础上,我们最近开展了离子回旋波注入和中性束注入加热实验,以及弹丸注入加料和分子束注入(MBI)加料实验,特别是在后者的实验中获得了很高的粒子和能量约束时间。     

中国环流器二号A(HL-2A)装置物理设计

文章是关于中国环流器二号A(HL-2A)装置物理设计的总结报告,包括以下几方面的内容:分析计算等离子体截面变形及由截面拉长引起的垂直不稳定性,提出对HL-2A极向磁场线圈电流和控制系统的要求;研究通过中性束注入加热(NBI)和低混杂波电流驱动(LHCD)实现等离子体剖面控制,模拟并设计HL-2A的高性能的运行模式;分析HL-2A先进约束位形(RS位形)下的磁流体力学不稳定性,为实现高性能模式稳态运行的等离子体控制指出方向;同时,利用数值模拟分析HL-2A偏滤器等离子体性能,为偏滤器的改进提供依据。     

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。     

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。     

HL-1M装置反磁测量和能量约束特性

详细描述了HL-1M装置反磁磁通测量系统,介绍了各种杂散场的补偿方法和测试结果,以及1995和1996年有关改善能量约束实验的反磁测量结果。比较了相同放电条件下欧姆放电和此类放电的能量约束特性,发现此类放电能量约束时间明显增加,等离子体电流分布剖面发生明显变化,给出了L模能量约束时间随密度的定标关系。     

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。     

HL-1装置在OH和LHCD的反常多卜勒不稳定性(英文)

在HL-1托卡马克装置上,采用不同频率的微波外差接收机测量欧姆放电下和低混杂波驱动下的非热辐射。文章描述了在欧姆放电下,由磁化等离子体波辐射,相对论电子的契伦柯夫辐射,以及非麦氏分布电子的回旋辐射(ECE)所表现出的反常多卜勒不稳定性特征,即主要表现为磁化等离子体波扰动,以及契伦柯夫辐射迅速下降所对应的ECE增加。这种不稳定性是由于电子分布各向异性所引起的,在低混杂波驱动下不稳定性受到抑制,同时等离子体粒子约束得到改善。讨论了反常多卜勒不稳定性被低混杂波驱动所抑制的可能机制以及与等离子体粒子约束改善之间的关系。     

改善HT-6M约束的ZnO压敏电阻边界欧姆加热系统(英文)

提出了利用ZnO压敏电阻设计一个高功率(0.4MW)短电流边界欧姆加热电源系统用于加热边界等离子体,促使欧姆约束状态改善的思想。该系统提供一个方向与等离子体电流方向一致的涡旋电场(E_(EOH)=4.4V/m),给出了在HT-6M托卡马克上利用系统改善了约束的结果。其改善约束的明显特征是(a)密度N_e增加;(b)H_α辐射下降;(c)边界密度涨落和磁扰动下降;(d)边界密度和温度分布变陡。事实上,该系统可广泛应用于进一步研究MHD行为,粒子和能量输运等。     

改善HT-6M约束的ZnO压敏电阻边界欧姆加热系统

提出了利用ZnO压敏电阻设计一个高功率(0.4MW)短电流边界欧姆加热电源系统用于加热边界等离子体,促使欧姆约束状态改善的思想。该系统提供一个方向与等离子体 电流方向一致的涡旋电场(E_(EOH)=4.4V/m),给出了在HT-6M托卡马克上利用系统改善了约束的结果。其改善约束的明显特征是(a)密度N_0增加;(b)H_0辐射下降;(c)边界密度涨落和磁扰动下降;(d)边界密度和温度分布变陡。事实上,该系统可广泛应用于进一步研究MHD行为,粒子和能量输运等。     

HL-2A托卡马克装置的工程和实验概况

中国环流器二号A装置(HL-2A)是核工业西南物理研究院2002年投入实验运行的托卡马克,它是我国第1个具有偏滤器、等离子体截面具有一定垂直拉长的托卡马克.HL-2A的磁体使用铜导体,具有良好的灵活性和等离子体的可近性,其极向场线圈全部位于环向场线圈之内,位于真空室内的偏滤器的成形线圈可建立双零和单零的偏滤器位形.HL-2A已发展了30多套先进的等离子体诊断系统和总功率4 MW的辅助加热系统,加料技术得到持续发展.随着上述系统的建设和放电综合控制技术的提高,HL-2A装置已获得了高约束模式,这为开展先进托卡马克(AT)物理实验,ITER和聚变堆的科学、技术和工程问题等的研究奠定了基础.HL-2A也成为国际上最活跃的中型托卡马克,为国际托卡马克物理活动(ITPA)作出了积极贡献.     

HL-2A装置LHCD的运行区域与驱动电流分布控制

本文利用低杂波电流驱动(LHCD)的理论和实验结果,讨论了电流驱动效率和电流分布控制与等离子体参量及入射波谱的关系,强调了波传播在确定功率沉积分布区域中的作用,并讨论了控制电流密度分布的方法,探索在HL-2A装置上实现中心负磁剪切位形的可能性。 早在80年代,实验和理论研究就奠定了低杂波电流驱动(LHCD)的物理基础。在理论上,利用射线追踪技术和Fokker-Planck方程的不     

HL—1装置ZLJ等离子体电流波形调节系统的研制与实验

在HL-1装置欧姆加热中使用ZLJ等离子体电流波形调节系统后,实现了典型托卡马克放电波形调节,例如:80kA,450ms长平顶;100kA,200ms上升;200ms平顶以及180kA,400ms慢上升等一系列不同速率慢上升等离子体电流规则波形。介绍了该系统的设计原理和最初实验结果。     

前言

核工业西南物理研究院1998年年报和读者见面了。这是自1983年创刊之后,第一次由原子能出版社正式出版。它基本反映了一年来我院在受控核聚变研究以及民品开发等方面的主要科研成果。它的公开出版将有利于加强本院与国内外的交流与合作,促进科研和民品工作的发展。可喜可贺。 1998年我院受控核聚变研究工作在核工业总公司和国家计委、财政部、国防科工委等上级部门的领导和支持下跨入了新的里程。HL-1M物理实验,随着两项新的辅助加热系统(中性束注入、离子回旋共振系统)的建成并投入实验,HL-1M装置上已拥有了中性束注入加热、电子回旋共振加热、离子回旋共振加热、低混杂波电流驱动与加热等目前国际受控核聚变研究中普遍采用的主要辅助加热和电流驱动手段;此外,具备了多发弹丸注入、超声分子束注入等先进齐全的加料系统以及世界先进的硼化、硅化、锂化等真空室第一壁处     

样条配置法解撕裂模方程

采用样条配置法数值求解环流器等离子体撕裂模方程。文中详细介绍了样条配置法的数学方法,并计算了m>1撕裂模稳定的等离子体电流剖面,拟合了HL-1托卡马克装置低q实验的电流剖面。