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。

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。

新型低混杂波发射天线设计研究

描述了一种新型低混杂波天线有源／无源波导间隔排列的阵列天线，给出了其物理模型和计算方法，对其发射波谱和反射特性进行了研究。计算了这种波导阵列中的有源波导的平均反射系数和发射波谱的方向性系数随等离子体参数和天线参数的变化关系，以及不同参数下的发射波谱。

磁场重联耗散区内X线附近的强低混杂波的Geotail卫星观测研究

Geotail卫星于2003年5月15日在近地磁尾观测到磁场重联并穿越重联耗散区.卫星从尾向—南尾瓣一侧穿越磁场重联耗散区到地向—北尾瓣一侧的过程中,随着等离子体流反向,霍尔磁场(By)被观测到.本文研究了该磁场重联耗散区内的低混杂波.观测结果显示,在磁场重联耗散区核心及其附近区域观测到在低混杂频率附近存在强烈的等离子体波动的增强,其传播方向主要垂直于背景磁场,该等离子体波动为低混杂波.前人的模拟结果认为,当磁场重联得到充分发展之前,低混杂波将消失.本文的观测结果充分说明,当磁场重联充分发展之后,在核心区域仍然存在增强的低混杂波,说明低混杂波贯穿磁场重联的整个发展过程.这种观测结果与计算机等离子体模拟的结果有所不同.本文的观测对低混杂波在磁场重联中的具体表现提供了新的观测证据并有可能修正前人的理论.

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.

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。

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

双流体理论中低混杂波解析解

本文基于线性双流体理论模型,得到了各向异性等离子体中低混杂波色散关系和响应信息的解析解。讨论了β(热压与磁压比)对双组分各向异性等离子体中低混杂波色散关系和响应信息的影响。λpk→0时,δE/(δBzVp+k)和(δBz/B 0)/(δn/n0)为右旋圆偏振,其它情况下,低混杂波表现为线偏振。在热等离子体中,低混杂波向高频声波转化,共振段逐渐减小。β对于(δBz/B 0)/(δn/n0)几乎无影响,会使大波数时相速度和δE/(δBzVp+k)增加,使小波数δEy/iEx减小。

Phaedrus—T托卡马克中阿尔芬离子—离子混杂波加热

在Ｐｈａｅｄｒｕｓ－Ｔ托卡马克中，阿尔芬波由一个快波天线阵列间接驱动。小部分少数离子被证明对阿尔芬波谱有大的影响，这是在边缘测量的。通过测量色散特性已辨别离子－离混杂阿尔芬模。预计朗道阻尼是大的，并且是空间定域的。实验证明，这些阿尔芬波在托卡马克等离子体芯部附近产生相关的电子加热和密度变化。

磁重联与等离子体波动

磁场重联与等离子体波动之间存在显著的联系.其中准静态波动、激波和动力学阿尔芬波的本征模是磁重联结构的重要组成部分.而其它的高频波动,不仅能吸收粒子的自由能,还可以导致粒子的加热和反常电阻的产生.这些多尺度的波动过程揭示了磁重联中能量转换的多尺度性质.本文探讨了地球磁层磁重联过程中的各种等离子体波动,涵盖了动力学阿尔芬波、低混杂波、哨声波、静电孤波、离子声波以及电子尺度的高频静电波,并分析了它们在磁重联中的特性和作用.近期的研究成果表明,动力学阿尔芬波(kinetic Alfven wave,KAW)能够描述磁重联区域的微观结构,其中包括霍尔磁场、霍尔电场、平行电场、霍尔电流以及场向电流.在这一过程中,霍尔电场作用于离子,有助于提高重联速率.低混杂波主要在电流片的密度梯度较大处被激发,并对电子进行平行加热.而哨声波是由朗道共振和回旋共振机制驱动的.据当前研究所示,低混杂波和哨声波对于重联过程中的反常电阻效应的影响是次要的.静电孤波多在磁重联分界线区域出现,其对等离子体的加热效应仍需进一步研究.与此同时,关于高频静电波(例如高混杂波和电子伯恩斯坦波)的研究重点在于磁重联的扩散区,这些波被认为对该区域中的电子能量转换过程起到了关键作用.这些最新研究成果为深化我们对磁重联以及等离子体波动的理解提供了宝贵的参考.

托卡马克低混杂波电流驱动实验中低混杂波传播的解析分析

通过对小参量δ =(ω2pe/ω2 ) -1展开 ,导出了简化但普遍的低混杂波电流驱动 (LHCD)参量状态下的低混杂波色散方程 .讨论了环形效应 (环向磁场的R-1关系及磁面的Shafranov位移 )引起的平行折射率的上移或下移及慢波与快波的模转换条件 ,得到一个关于低混杂波可以向等离子体内部传播的充分条件 ,它与LHCD实验中普遍观察到的密度极限现象有密切联系 .预期的临界密度nec∝f4 / 3 B2 / 3 A4 / 3( f ,B ,A分别为波的频率、磁场强度和环径比 ) ,与圆截面托卡马克装置中LHCD实验结果较好地符合 .关于波传播和平行折射率移动的理论结果可作为子程序用于LHCD的大型计算编码 。

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.