托卡马克中高谐快波和低杂波协同电流驱动模拟研究

基于全超导托卡马克EAST上的低βe运行参数,采用射线追踪和Fokker-Planck方程程序模拟研究由高场侧发射的高谐快波(HHFW)和低杂波(LHW)联合电流驱动。研究结果表明,满足一定的条件,高场侧发射的HHFW和LHW存在较大的协同效应,且从靠近芯部到离轴较宽的区域内均有正协同效应,能有效提升电流驱动效率,改善电流分布,通过分析其物理机制发现协同效应发生与两支波共振区的速度空间位置关系密切相关,并进一步分析研究了平行折射率、波频率、波功率等参数对两波联合电流驱动协同效应的影响。

低杂波电流驱动下HT-7超导托卡马克逃逸电子行为

HT-7托卡马克的逃逸电子诊断系统由CdTe，BGO，Na三种探测器组成，可以用来观测逃逸电子撞击托卡马克第一壁材料产生的硬X射线轫致辐射，它的能量响应范围是0．3～1．5MeV。结合电子回旋辐射、中子等诊断手段，研究了HT-7超导托卡马克在低杂波电流驱动下的逃逸电子行为。实验结果显示：高功率低杂波的关断和低功率低杂波的投入都会增强逃逸电子的产生，但是如果低杂波可以将等离子体环电压降低到逃逸的阈值电场以下，低杂波的投入就可以抑制电子的逃逸。逃逸电子的产生还和低杂波功率有着密切的关系，可以通过控制低杂波的投入和关断的时刻以及改变低杂波功率来抑制逃逸电子的产生。

高功率速调管双管功率合成可行性与技术方案研究

对由两支500kW高功率速调管功率合成得到1MW长脉冲低混杂波(LHCD)微波源的可行性进行了分析,并设计了双管功率合成的方案。在HL-2A装置低杂波实验平台上,利用兆瓦级功率合成器,结合相位反馈技术,对两支高功率速调管、四路250kW进行相干微波功率合成,从而得到1MWLHCD微波。经过可行性分析得到,双管相位偏离15°时合成效率下降约1.8%,幅度偏差10%时合成效率下降约0.1%。由此可得到双管功率合成技术的具体实施方案。

HL-lM装置杂质粒子输运与约束特性

在HL lM装置上利用激光吹气技术 ,在等离子体边缘瞬态注入少量Al杂质粒子 ,通过对真空紫外光谱和软X射线区的杂质辐射测量 ,分别研究了欧姆等离子体和低杂波电流驱动等离子体两种情况下 ,Al杂质粒子输运与约束特性。结果表明 :在欧姆等离子体和低杂波电流驱动等离子体两种情况下 ,等离子体中心区 ,在没有MHD锯齿震荡和有MHD锯齿震荡非锯齿破裂期间 ,杂质粒子输运基本上受新经典规律支配 ;在有MHD锯齿震荡锯齿破裂期间 ,杂质粒子输运受MHD不稳定性支配 ,但其时间很短 (通常小于 30 0 μs) ,所以在这种情况下 ,杂质粒子输运的平均效应比新经典值稍大。而约束区杂质粒子输运则比新经典的值大很多 ,是反常的。在一定条件下低混杂波电流驱动可以改善等离子体粒子约束。

三电极气体开关在LHCD高压电源中的应用研究

为在低杂波电流驱动(LHCD)系统打火等严重故障时及时保护高压电源,提出了设置三电极气体开关作为第一级快保护方案,并研制了一套能通流60 k A、5μs快速导通的三电极气体开关。通过联合LHCD高压电源与开关进行短路故障保护实验,证明了开关工作性能稳定,大大提高了LHCD高压电源运行的安全性与可靠性,在脉冲功率装置中具有较好的应用前景。

托卡马克中低杂波电流驱动下高能电子行为分析

在低杂波电流驱动下,快电子和逃逸电子构成了非麦克斯韦电子分布的高能尾部.高能快电子由于低的碰撞频率可以有效的携带电流来实现非感应电流驱动.但是在一定条件下,快电子可以转化为高能逃逸电子,这将对装置第一壁材料造成损伤.利用快电子轫致辐射测量以及逃逸电子诊断系统研究了低杂波电流驱动下快电子分布和逃逸电子的产生,并分析了快电子转化为逃逸电子的现象.

低杂波电流驱动阴极高压电源系统的优化与实现

4.6 GHz低杂波电流驱动(LHCD)是EAST托卡马克装置辅助加热系统的重要组成部分。其阴极高压直流电源基于脉冲阶梯调制(PSM)技术,采用64个直流模块串联输出50 kV直流电压。单模块的调制频率设计为50 Hz,故而系统调节速度有限,面对实际运行中网侧电压波动引起的干扰时,电源无法做出更快速的响应与反馈调节,从而导致输出电压产生大幅波动,影响输出性能。为提高电源调节速度和抗干扰能力,设计了具有1 kHz调制能力的高频整流模块以替代部分原低频模块,利用高频模块的快速调节能力抑制输出电压的波动。实验结果表明,升级后的电源输出电压波动减小了50%,更好地满足速调管对于电压精度和稳定度的控制要求,保障了系统运行的可靠性。

HT-7装置低杂波电流驱动逃逸电子行为分析

用NaI闪烁体探测器组成的逃逸电子诊断系统和CdTe半导体探测阵列组成的快电子轫致辐射诊断系统,研究了一定等离子体密度条件下低杂波功率和等离子体电流对逃逸产生的影响以及一定低杂波功率下等离子体密度对逃逸电子产生的不同作用效果。根据实验数据计算了HT-7装置等离子体中电子逃逸的阈值电场和一定放电条件下电子逃逸的阈值能量。

托卡马克高场侧低杂波电流驱动模拟研究

利用GENRAY/CQL3D程序研究了EAST装置双零位形下高场侧和低场侧发射低杂波的电流驱动情况。模拟发现,电子密度较小时,高场侧低杂波电流驱动效果不如低场侧。随着电子密度的增加,高场侧低杂波电流驱动的优势逐渐显现,从高场侧发射的低杂波可以将能量沉积在更加靠近等离子体中心的位置。提高环向磁场强度有利于低杂波在高密度条件下传播。增大电子密度时,同比例增大磁平衡位形中的等离子体压强,高场侧低杂波电流驱动效果好于低场侧。

HT-7托卡马克大功率低混杂波电流驱动的实验研究

在HT-7超导托卡马克成功进行了大功率(PLHW=100—800kW,f=2.45GHz)低混杂波电流驱动实验.研究了不同入射功率和等离子体密度下的低混杂波电流驱动效率.获得了以平均电子密度增加、氘阿尔法(Dα)线辐射减少为特征的粒子约束改善;粒子约束时间τp增加了约1.5倍.仔细研究了能量约束时间与等离子体密度和低混杂波功率的关系.