HL-2A装置上超声分子束注入触发L-H转换的实验研究

利用具有定向速度的超声分子束注入技术,研究了HL-2A装置在较低加热功率条件下实现L-H转换的等离子体放电特征,从边缘密度分布的差异比较分析了普通送气和超声分子束注入对L-H转换的影响.实验结果表明,HL-2A装置上采用超声分子束注入可直接触发L-H转换,明显降低L-H转换功率.通过对大量实验数据的分析和整理发现,利用超声分子束注入实现L-H转换的最低加热功率,比同等条件下采用普通送气实现L-H转换的最低加热功率减少约10%.

电子束入射改善托卡马克等离子体约束

分析了电子束入射托卡马克等离子体表面后所发生的一系列物理过程，特别是电子束注入等离子体后在边界层形成平行电流和径向负电场，使等离子体由低约束模式向高约束模式，即Ｌ－Ｈ模式转换中的作用。论证了当注入电子束的密度超过一定的阀值时，Ｌ－Ｈ模转换被触发。

径向电场对等离子体约束的影响

讨论了由径向电场产生的剪切极向流对托卡马克中等离子体的约束的影响。采用考虑了剪切极向转动效应的新经典离子热输运系数模型，这种模型导致的热通量函数在相同的密度和温度下是多值的，将它用于电子与离子之间有碰撞的ＭＨＤ方程，数值结果显示了Ｈ模情形等离子体上边缘陡峭的离子温度梯度。

基于中性束注入的EAST托卡马克束发射光谱诊断研制

介绍了实验超导托卡马克(EAST)装置上束发射光谱(BES)诊断的研制工作和初步实验结果。本诊断探测器采用的是有128道探测通道的S8550APD相机,以水平方向16道极向8道的矩形方式排列。通过一套中心波长为659.33 nm,半高宽为1.59 nm的带通三腔干涉滤波片将信号从背景Dα谱线和C杂质辐射中提取出来。本系统以2 MHz的时间分辨率和1~3 cm的空间分辨率在等离子体小截面上获取一个长宽分别为20 cm和10 cm的等离子体的密度涨落二维分布。通过改变诊断系统的观察角,可以获取从芯部到边界等离子体的整个小截面的二维密度涨落分布。本论文还给出了该诊断系统关键部件滤波片的测试结果和最近一轮EAST放电实验中测得的等离子体密度涨落在低约束模——高约束模转换中的变化,验证了EAST托卡马克上的BES诊断系统研制的成功。

输运势垒形成的简化模型

基于托卡马克实验的L-H模转换过程中等离子体的输运特征,建立了一种简化的非线性等离子体输运模型。通过数值求解输运方程,得到了等离子体稳态温度分布剖面,成功模拟了托卡马克边缘输运势垒(ETB)的形成以及高辅助加热功率下的内部输运势垒(ITB)现象,并对比了有无输运势垒两种情况下托卡马克的能量约束效率。

DⅢ—D托卡马克中X点附近中性粒子密度的测量

理论预言在托卡马克等离子体中中性粒子通过电荷交通阻尼和其他效应在低到高（L－H）约束模式转换中起作用。以前对中性粒子阻尼的估计是基于边缘中性粒子密度的计算上。本工作引入一种测量X点附近的中性粒子密度的新方法。在该处模拟结果预测中性粒子密度最大。所采用的技术使用来自在一个极向平面上重建的电视摄相机的Dα光和汤姆逊散射测量的电子温度和密度。测量的中性粒子密度范围为10^9-10^13cm^-3。考虑到中性粒子密度误差条，测量和二维模拟结果良好一致。本工作是验证以前二维模拟结果和确认以前的结论（即中性粒子阻尼大到足以在L－H转换过程中起作用）的第一步。