HL-3装置电子回旋电流驱动的优化计算

利用托卡马克集成模拟与实验分析平台(OMFIT)开展了HL-3装置ECCD驱动效率的研究,分析了ECCD系统发射天线在等离子体环向与极向所成的角度、等离子体密度、电子温度和磁场对驱动电流大小和位置的影响。研究发现,环向角和极向角范围分别为185°~200°、85°~105°时,ECCD电流驱动效率比较高,驱动电流可以覆盖到归一化半径0.4~0.6。研究还发现,电子温度显著影响ECCD电流驱动效率,温度越高驱动电流越大;在弱场侧磁场强度(1.9~2.2T)越小,驱动电流分布归一化半径越小和驱动电流越大。

在DⅢ—D上利用离轴电子回旋电流驱动改善电流分布

在DⅢ-D托卡马克上已测得因电子回旋波吸收而产生的局域非感应电流。从利用动态斯塔克效应光谱学测得的内磁场可看到非感应电流的清晰迹象。通过比较有和没有电子回旋波功率的情况下的总放电电流分布与欧姆放电电流分布，估算了非感应电流的大小和位置，在磁轴附近测得的电流与福克-普朗克计算是一致的，但是当电流驱动的位置移到1/2半径处时电流则超过了预计的值。

分段式电子回旋波驱动电流对早期新经典撕裂模的抑制

新经典撕裂模的产生会严重影响托卡马克装置的约束性能,而且在高参数运行状态下的所有装置中该不稳定性不可避免。新经典撕裂模的抑制工作对于聚变装置至关重要,电子回旋波驱动电流(ECCD)是目前抑制新经典撕裂模的主要手段之一。用数值模拟的方法研究了在新经典撕裂模发展的早期加入ECCD后,对新经典撕裂模发展的影响。通过数值模拟发现较小份额的连续ECCD可以减小新经典撕裂模早期的增长速度,同时可以提高再次加入电子回旋波驱动电流抑制处于增长期的新经典撕裂模的效率。

中心负剪切模式中的电子回旋波电流驱动数值模拟(英文)

根据中心负剪切模式中的等离子体温度分布和安全因子分布,通过将波迹方程与Fokker-Planck方程联合进行求解,对中心负剪切模式中的电子回旋波电流驱动进行了数值模拟.数值结果表明:在中心负剪切运行模式中,驱动电流大有较宽的分布,改变平行折射率可以控制波功率在等离子体中的沉积位置以及驱动电流分布的位置.

HL-2M装置电子回旋共振加热及电流驱动系统设计与研制进展

根据HL-2M装置物理实验加热的需求,完成了总功率为8MW的电子回旋共振加热及电流驱动(ECRH/ECCD)系统设计,开展了波源、传输及天线等关键部件研制。8MWECRH/ECCD系统,由8套105GHz/1MW/3s波源系统、8条内径为63.5mm的真空传输线及三套极向实时可控的发射天线构成。目前,已完成ECRH/ECCD系统关键部件研制及其相关的桌面与高功率性能测试。测试结果表明,微波源回旋管输出微波功率达到;MW/3s,在真空度为10-2Pa的过模波纹圆波导传输线中能低耗稳定传输,发射天线极向全量程角度转动响应时间在50ms以内。

TJ—60U中电子回旋波驱动电流的测量

在JT-60U托卡马克上测定了电子回旋（EC）波的定域驱动电流分布，考虑了瞬变感应电流。这种感应电流是由内部磁场随时间的演变推导出来的，而内部磁场随时间的演变是通过重建MHD平衡估计的。MHD平衡重建包括总电流的样条函数和动态斯塔克效应偏振测定。该分析清楚地证明：EC驱动电流产生于一个约10％等离子体小半径的薄层内。测定的EC驱动电流与用射线扫迹和福克-普朗编码计算的EC驱动电流一致。这个分析表明：当EC波的沉积位置被改变以后，驱动电流分布也将改变。在电子温度为7keV时，电流驱动效率约为5×10^18A·W^-1·m^-2。

电子回旋波Ohkawa机制电流驱动计算

从电子回旋波电流驱动的机制出发,理论推导出了Boozer-Fisch电流与Ohkawa电流的计算表达式,并给出了具体的计算方法。数值模拟结果表明:电子回旋波的波功率沉积在托卡马克高场侧的离轴位置时,Ohkawa电流较小,Boozer-Fisch电流能达到较大值;波功率沉积在低场侧的离轴位置时,通过调整波参数,有效抑制Boozer-Fisch电流,能充分利用Ohkawa电流的优势使离轴驱动电流同样能达到较大值。

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。

托卡马克等离子体不同运行模式下的电子回旋波电流驱动

在给定等离子体密度分布下,从电子、离子的能量方程出发,根据不同运行模式下等离子体的热传导率不同,分别求出了中心负剪切模式,常规剪切H模式和L模式下的等离子体温度分布,然后通过求解波迹方程与相对论情况下的Fokker-Planck方程,分别计算了这些模式下的电子回旋波电流驱动和波功率沉积.得到在中心负剪切下,驱动电流最大,驱动效率最高,功率沉积和电流分布区间跨度大;在常规剪切H模式下,驱动电流较小,分布区间跨度比较窄,驱动效率相对较低;在常规剪切L模式,驱动电流效率最低,分布区间跨度也非常集中.

国际热核聚变装置用回旋管的现状及技术分析

回旋管是一种具有重要发展前景的高功率毫米波和太赫兹源。本文简要介绍了回旋振荡管的结构和基本原理,并且评述了国际热核聚变装置中所用110,140和170GHz回旋振荡管的发展现况和趋势。同时指出了回旋振荡管发展中存在的关键问题并给出了可能解决的技术途径。