HL-1M装置上低混杂波电流驱动实验研究

本文介绍了在ＨＬ－１Ｍ装置上进行的低混杂波电流驱动（ＬＨＣＤ）实验研究。在ＬＨＣＤ期间粒子约束明显改善，用ＬＨＣＤ实现了对ＭＨＤ扰动的完全抑制，电流驱动效率随等离子体电流增大而增加。在高密度条件下，发现了低混杂波对离子的大幅度加热。实验发现，约束的改善总是伴随着等离子体极向旋转的增加和边沿等离子体的饱和离子流的降低以及扰动的抑制。分析表明，粒子约束改善的机理与ＬＨＣＤ期间的径向电场再分布有关。

HL-2M装置低混杂波电流驱动系统高精度数字温度测量仪的研制

为HL-2M低混杂波电流驱动系统研制了16路J型数字校准热电偶测温仪,可实现16通道温度测量,测温范围为0~250°C,测量范围内误差绝对值小于1°C,具有本地高清液晶显示温度值和电脑远程温度采集功能。该测温仪已成功用于HL-2M低混杂波加热系统的调试实验,对不同输出功率条件下高功率速调管输出腔温度进行了测量,保证了速调管运行的安全性。

用于托卡马克低混杂波电流驱动的多结波导阵天线

多结波导阵天线是为在中国科学院等离子体物理研究所的ＨＴ－６Ｂ、核工业西南物理研究院的ＨＬ－１和ＨＬ－１Ｍ托卡马克（Ｔｏｋａｍａｋ）装置上进行低混杂波电流驱动（ＬＨＣＤ）实验用的，已取得了一系列有价值的物理数据。文章着重介绍这类天线的物理和结构特性以及制造中的技术难点，并简要介绍用１×８和２×１２路多结阵天线分别在ＨＴ－６Ｂ、ＨＬ－１Ｍ托卡马克上进行的ＬＨＣＤ的实验结果。

TETB中的低混杂波电流驱动

本文对低混杂波电流驱升和充电过程进行了理论描述和分析。考虑了低混杂波电流驱动时非线性效应的波谱展宽、附加电导率以及电子和离子的温度变化。将此理论模型应用于托卡马克工程试验混合堆(简称TETB)中的低混杂波电流驱升和充电过程,数值计算和折衷考虑后,给出了一组优化的物理参数。

低混杂波电流驱动中原副边回路相互作用

本文用速度空间二维高速电子Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ方程和原、副边回路方程组成的方程组描述托卡马克装置低混杂波电流驱动（ＬＨＣＤ）宏观参数，研究了低混杂波电流驱动中的电场效应和原、副边回路相互作用（如电流驱升和充电效应）。应用该程序。

EAST低混杂波功率沉积和电流驱动剖面控制的数值模拟

对原有的低混杂波电流驱动模拟程序进行改进,使之能够研究EAST上如何控制低混杂波功率沉积和电流驱动分布.在EAST非圆截面的平衡位形下,应用改进后的程序详细计算不同低混杂波功率谱、等离子体密度和温度分布对低混杂波功率沉积位置和电流驱动剖面分布的影响.通过计算发现,选取合适的低混杂波功率谱,等离子体温度分布和密度分布可以对功率沉积位置和电流驱动分布的剖面进行控制;调节等离子体温度分布可以很好的控制低混杂波近轴电流驱动分布和离轴电流驱动分布.

低混杂波电流驱动下注入杂质的输运

在欧姆放电和低混杂波电流驱动条件下，应用激光吹气技术注入金属杂质，用真空紫外谱仪测量了杂质线的辐射，给出了ＨＬ－１Ｍ 装置欧姆等离子体和低混杂波电流驱动等离子体杂质输运的研究结果。用杂质输运程序ＬＢＯ进行数值模拟，得出了等离子体中杂质的扩散系数Ｄ（ｒ） 和对流速度ｖ（ｒ）。在低混杂波电流驱动条件下，等离子体杂质的输运系数相对欧姆放电等离子体杂质的输运系数减小了５０％ 左右。结果表明，在ＨＬ－１Ｍ

低混杂电流驱动实验中高能电子的回旋辐射谱分析

在低混杂电流驱动（ＬＨＣＤ）实验中，研究由波驱动的快电子的行为对理解低混杂波驱动物理是十分重要的。在ＨＬ－１Ｍ装置上，用２ｍｍ波段（１１７—１８２ＧＨｚ）扫频外差辐射机，测量了在ＬＨＣＤ条件下等离子体的电子回旋辐射（ＥＣＥ）谱。通过理论计算以及与实验数据的比较，能得到高能电子的能量分布等参数。用该方法对ＨＬ－１Ｍ装置上的ＬＨＣＤ等离子体中的快电子行为进行了研究。

低混杂波电流驱升与等离子体平衡

本文研究了低混杂波电流驱动与等离子体平衡问题．考虑了感应电场，得到了自洽方程组，并把它应用于托卡马克工程实验混合堆电流驱升阶段的某一时刻，研究了该时刻低混杂波电流驱动与ＭＨＤ平衡。计算中采用了一个较宽的波谱，得到了电流与安全因子ｑ的分布。

托卡马克中电子回旋波与低杂波协同电流驱动的负效应机制

揭示了电子回旋波与低杂波协同驱动的净增协同电流与波注入功率之间所呈现的非线性关系。结果发现,当低杂波功率较低时,净增电流将随回旋波功率增大而减小甚至于变成负值,本文将此现象定义为双波驱动的负效应,并首次对其进行了相关的物理研究。研究表明,回旋波引起低杂波功率沉积剖面峰化和捕获电子效应是导致负效应的两个主要原因。目前的研究有助于深入理解双波驱动物理以及设计相关实验,并为相关的实验设计提供依据。

低杂波电流驱动的密度极限分析

用低杂波的可近性条件、参量不稳定性条件和功率耦合谱分析了低杂波电流驱动（ＬＨＣＤ）。由于波的可近性条件限制耦合谱中平行相速度较大的波进入等离子体中心，参量不稳定性使平行相速度较低的波与离子相互作用，随着等离子体密度的增加，这些作用越来越明显。最终导致低杂波不能在中心与电子相互作用，驱动电流消失，这就是所谓密度极限。在本文建立的模型基础上的计算结果与实验结果符合较好。

HL-2M托卡马克装置中螺旋波与低杂波的协同电流驱动

螺旋波是一种快磁声波,在托卡马克等离子体中通过电子朗道阻尼和渡越期磁泵效应能够高效地离轴驱动等离子体电流.依托HL-2M装置,根据快波等离子体色散关系,分析获得了螺旋波强阻尼条件下对应的波参数范围;然后,通过联合GENRAY/CQL3D计算程序,针对HL-2M装置稳态运行模式下的螺旋波和低杂波协同电流驱动开展了模拟研究.研究结果表明:高比压等离子体参数下的螺旋波和低杂波都可呈现波射线能量强吸收的现象;双波协同使得波驱动的等离子体电流分布在较大的径向位置范围(ρ=0.2—0.9)内;同时,螺旋波在平行磁场方向加速电子,导致了更多的电子进入低杂波共振区,从而有效地增大了两支波的总驱动电流.此外,在强阻尼条件下,系统地研究了螺旋波平行折射率对双波协同电流驱动的影响,结果表明双波总是呈现正协同效应,协同因子高达1.18.

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。

低混杂电流驱动理论和实验的最新进展

本文简要概述了为未来实验铺平道路的低混杂电流驱动（ＬＨＣＤ）实验里程碑。讨论了电流驱动效率随电子温度的定标。强调了波传播在确定功率沉积分布中的作用，并讨论了控制电流密度分布的方法。报道了用ＬＨＣＤ从实验上获得的负中心剪切位形的模拟。结果发现，模拟结果与实验结果良好一致，因而证明对ＬＨＣＤ理论的了解已达到一定高度。

LHCD实验中低混杂波传播的解析分析

低混杂波电流驱动是托卡马克反应堆非感应电流驱动的主要选择方案之一，近期已在较高密度下获得好的驱动效率。LHCD也是我国的两个主要托卡马克实验装置HL－1M和HT－7长期研究项目，在建的两大装置HL－2A和HT－7U也将其列为主要研究内容。LHCD理论研究已开展多年，已有多个计算编码可用于确定波功率沉积和驱动电流剖面。但由于波动率是在多次穿越过程中逐渐沉积的，关于平行折射率的波功率谱在传播过程中存在上移或下移，因此波传播过程的解析分析相当困难，影响我们对物理问题的深入理解。文献[1,2]在静电近似下进行了解析分析，同时所分析的问题中等离子体参数限于ω≈ωpi的情形。本文将对更一般条件下的波传播性质进行分析。

环形效应对低杂波电流驱动的影响

低杂波电流驱动是磁约束聚变装置中等离子体电流驱动和剖面控制的重要方法。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。目前的低杂波电流驱动实验已在数MW和数MA水平上证明了接近堆芯要求的高电流驱动效率和堆相关的密度（1×10^20m^-3）下的低杂波电流驱动。