HT-6M托卡马克的同位素交换实验

通过变换工作气体(氢气和氘气的相互转换)研究了HT-6M托卡马克中等离子体的再循环。用光谱方法(Balmer线)跟踪了放电中等离子体浓度的相对变化。结果表明,等离子体在壁处的反射系数约为0.59,变换工作气体后,在第一次放电的等离子体中,由壁释放的同位素含量约占65％。讨论了HT-6M托卡马克中再循环的物理机制。 关键词：     

HT-6M装置H模放电的中性粒子研究

HT-6M托卡马克通过边界欧姆加热实现了改善约束的H模，利用中性粒子测量方法成功地研究了等离子体H模放电的中性粒子变化．观察到边界欧姆加热H模放电期间从等离子体逃逸的中性粒子比纯欧姆加热明显减少；约束改善后等离子体中心热区的中性原子密度下降，得到了反映等离子体约束改善的中性粒子特征．实验结果与其他诊断进行了比较和讨论 关键词：     

HT-7上氘等离子体放电时中子注量的测量与分析

利用三氟化硼（BF₃） 和氦三（3He）正比计数管组成的快速时间分辨中子注量探测系统,对HT-7超导托卡马克上氘等离子体放电时光中子和聚变中子的产生机理进行研究.结合γ射线、硬X射线等相关诊断的实验结果,分析了纯欧姆放电和低杂波辅助加热放电时,中子注量信号随时间演化的典型特征.结果表明：HT-7在投入大功率低杂波辅助加热等离子体放电时,能够产生数量可观的氘-氘（D-D）聚变中子. 关键词： 中子注量 聚变中子 光中子 托卡马克     

HT-7质能分辨电荷交换中性粒子分析

一台新的10道电荷交换中性粒子能谱仪已用于HT-7托卡马克装置等离子体测量.它具有磁场和电场，且在能量0.2—50keV范围进行了标定.新的能谱仪对于电荷交换粒子测量既能质量分辨，又可能量分析，还能提供空间多点扫描.在欧姆加热氘放电期间，进行了较大角度范围内的径向扫描离子温度测量，得到了HT-7托卡马克离子温度的时间和空间分布. 关键词：     

氢氘比的测量和粒子再循环

利用多道光学分析仪测量了HT－7托卡马克的氢氘比。通过一个简化模型讨论了氢氘比和粒子再循环的关系,并分析了氢氘比不容易控制的原因。     

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（P_LHW=100—800 kW,f=2.45 GHz）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（D_α）线辐射减少为特征的粒子约束改善;粒子约束时间τ_p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. 关键词： 托卡马克 低混杂波 约束改善 电流驱动效率     

HT-7托卡马克等离子体slide-away放电研究

在HT-7托卡马克上,只在等离子体放电击穿阶段充气,击穿后关闭充气阀门,让装置内真空室器壁的出气维持放电的进行,通过密度衰减实现了slide-away放电.实验分析了不同等离子体电流平台下的slide-away放电模式的密度阈值,以及相同充气量的条件下放电等离子体电流对实现slide-away放电的影响.研究了slide-away放电模式下密度提升对等离子体放电状态的影响.结果发现,slide-away放电模式下的密度提升使得H_a线辐射强度增强,等离子体中超热电子的约束性能变差,等离子体芯部的超热电子减少,高能逃逸电子厚靶轫致辐射增加. 关键词： slide-away放电 托卡马克 等离子体 逃逸电子     

在HT-7托卡马克上密度扫描实验中的边界湍流和输运

在HT-7托卡马克上密度扫描实验中使用一个快速扫描气动朗缪尔探针来研究边界湍流和输运。随着中心弦平均等离子体密度的增加，在等离子体边界观察到径向电场剪切增强，径向电场的增强能够解释边界输运的减小和全局粒子约束的改善。粒子约束时间的增加和垂直扩散系数的减小证明粒子输运降低了。在等离子体边界区域发现电离和辐射驱动湍流的特征，表明电离和辐射在湍流驱动过程中具有重要性。     

HT-7装置液态锂限制器实验中锂的腐蚀与沉积特性的研究

在磁约束聚变等离子体装置中, 面对等离子体的第一壁将直接影响高温等离子体性能及第一壁寿命, 具有表面自我修复的、能有效抑制边界粒子再循环的液态金属锂第一壁越来越被重视, 其中液态锂第一壁与等离子体相互作用的研究尤其重要. 本文研究了HT-7装置液态锂限制器实验中锂的表面腐蚀及在装置内沉积特性、及其对等离子体性能影响. 实验表明, 当锂与等离子体相互作用较弱时, 锂以微弱的蒸发及溅射形式从表面腐蚀并进入等离子体, 表现为锂的线辐射有所增强, 等离子体内杂质水平降低, 氢再循环降低, 有利于等离子体约束性能提高; 当锂与等离子体间的相互作用比较强时, 锂主要以锂滴形式直接进入等离子体, 引起锂的辐射爆发, 最终引发等离子体放电破裂. 通过对锂斑及样品的分析发现, 锂主要沉积在限制器周围, 并且在低场侧及沿着等离子体电流方向沉积居多, 表现为极向和环向分布不均匀, 这也导致边界粒子再循环分布的不均匀. 这些实验为研究液态锂第一壁与等离子体相互作用, 分析液态锂第一壁在托卡马克装置上应用具有重要参考意义.     

HL-1托卡马克中的氢再循环

本文从粒子平衡方程出发,运用Howe的氢再循环模型,借助于设置在不同位置并经绝对校准的H_α探测器测得的信号强度等实验数据,研究了HL-1托卡马克放电中总体再循环系数随时间变化,并采用Ehrenberg定义的加料效率的概念来分析在不同壁和孔栏条件或各种工作气体情况下的壁抽吸和壁加料现象,用四极质谱仪观察并比较了不同等离子体放电后的粒子释放情况,较系统地研究了HL-1装置不同运行条件下的再循环现象及其对粒子约束特性的影响。 关键词：     

HL—1M装置的密度极限研究

描述了ＨＬ－１Ｍ 装置欧姆加热状态下的密度极限,该密度极限是放电破裂前的最高密度值。通过比较氘、氢放电,硅化前后的放电,超声分子束注入、冰弹丸注入和脉冲送气放电,发现ＨＬ－１Ｍ装置的壁条件、加料方式以及氢同位素对ＨＬ－１Ｍ 装置的密度极限影响很大。产生密度极限破裂的原因主要是等离子体约束变差,总体辐射损失与欧姆加热功率平衡被破坏     

两间隙毛细管等离子体射流发生器主放电数值模拟

 消融放电毛细管等离子体发生器产生的等离子体射流具有密度高和温度相对低的特性,在许多领域都具有潜在的应用前景。利用1维流体模型对两间隙毛细管等离子体射流发生器的主放电特性进行了模拟计算分析。模型考虑了焦耳热效应和管壁烧蚀对放电特性的影响。在管壁消融这种反馈稳定机制作用下,毛细管放电处于准稳态,其产生的等离子体温度在放电期间保持恒定。在放电能量为1 kJ的条件下,聚乙烯毛细管等离子体温度可达3 eV,电子密度可达1025 m-3量级,射流速度接近10 km/s。改变放电输入的焦耳热功率密度,等离子体温度和速度变化较小,但气压、质量密度以及等离子体电子密度等特性参数均可以获得较大幅度的改变。     

脉冲束流引出时的等离子体鞘层变化

采用一维无碰撞的动力学鞘层模型计算了脉冲等离子体在恒压引出时的等离子体鞘层厚度变化,分别对短脉冲和长脉冲放电时的离子源发射面演变进行了分析。结果表明:对于短脉冲放电,发射面位置的变化相对等离子体密度的变化存在一定时间的延迟;对于长脉冲的上升沿和直流放电的开启阶段,鞘层厚度变化的速度与离子初始速度相关,稳定后发射面的位置与离子初始速度和等离子体密度的乘积相关。     

Runaway Electron Beam Instability in Slide-Away Discharges in the HT-7 Tokamak

Slide-away discharges are achieved by decreasing the plasma density or ramping down the plasma current in runaway discharges in the HT-7 tokamak. In the case of plasma current ramp down, the ratio of the electron plasma frequency to the electron cyclotron frequency is higher than in the stationary pulses when the discharge goes into a slide-away regime. The instability regime is characterized by relaxations in the electron cyclotron emission due to relativistic anomalous Doppler effect which transfers energy from parallel to perpendicular motion. The triggering of relativistic anomalous Doppler effect at higher density by ramping down of plasma current may provide a alternative runaway energy control scenario.     

基于超声分子束和普通充气的聚变等离子体密度反馈实验研究

本文介绍了全超导托卡马克装置EAST实验中等离子体密度反馈的方法和结果. EAST密度反馈采用普通充气 (gas puffing) 和超声分子束 (supersonic molecule beam injection, SMBI) 在放电过程中反馈进气, 获得稳定、预期的等离子体密度. 典型的一天放电实验中, 每次放电的充气量和壁滞留的变化可分为两个阶段: 第一阶段为初始约20次放电, 该阶段充气量非常高且呈指数趋势下降, 粒子滞留率为80%–90%, 壁滞留迅速上升. 第二阶段为随后的约50次放电, 该阶段充气量较小且保持稳定, 粒子滞留率为50%–70%, 壁滞留缓慢上升. SMBI的加料效率为15%–30%, 延迟时间小于5 ms. 因此使用SMBI 进行密度反馈效果优于gas puffing反馈, 相同条件下前者充气量较后者减少了～ 30%, 壁滞留减少了～ 40%, 再循环系数也相应减少. gas puffing反馈时, 采用脉宽调制模式效果优于脉幅调制模式. SMBI密度反馈可以作为未来EAST长脉冲高参数放电的主要手段之一. 关键词： 密度反馈 超声分子束 再循环 壁滞留     

Density Profile and Diffusion Coefficient During IBW Heating in the HT-7 Superconducting Tokamak

The electron density coefficient was studied during IBW heating in the HT-7 tokamak. The frequency of IBW was 30 MHz, and the injected power was 130 kW. An improved confinement mode was induced by IBW heating in the HT-7. The peaked density profile was formed gradually, and the Ha radiation intensity was decreased abruptly. A five-channel far-infared (FIR) hydrogen cyanide (HCN) laser interferometer was used to measure the electron density profile. The evolution of the density profile and the soft X ray intensity profile were studied during the improved confinement phase. The electron density diffusion coefficient was studied carefully for IBW heating discharges. The results were compared with Ohmic heating plasma and with different toroidal field Bt (2.0 T and 1.8 T). For 30MHz frequency of IBW heating, the higher Bt leads the lower electron density diffusion coefficient at the region of r/a > 0.6 in the HT-7.     

Soft x-ray PHA measurement of the long pulse discharge in HT-7 tokamak

By analyzing the soft x-ray energy spectrum measured by the soft x-ray pulse height analysis (PHA) system, the electron temperature (Te) and the effective charge number (Zeff) of the ultra-long pulse discharge driven by lower hybrid wave (LHW) were obtained in the HT-7 tokamak. Moreover, the information of medium-Z impurities such as Ti, Cr, Fe, and Ni intrinsic to HT-7 tokamak can also be inspected. The accuracy of the electron temperature derived from the soft x-ray energy spectrum measurements is verified by comparing with the temperature measured by the Thomson scattering system for various plasmas and electron cyclotron emission diagnostic system for ohmic plasmas. The bulk electron temperature of about 1 keV and Zeff≈2 were achieved for long pulse plasma. The appreciable Kα lines of Ti, Cr, Fe and Ni metallic impurities released from the antennas of radio frequency wave and/or the first wall and Ar injected into plasma can be observed, and they kept stable during the long duration discharges. As a result, the longest pulse discharge with relatively high temperature of Te(0)∼1 keV, and ne(0)∼0.5×¹⁰¹⁹ m−3 has been achieved with a duration of 400 s in the HT-7 experimental campaign in 2008.     

HT-7托卡马克上低杂波电流驱动实验中的快电子动力学

在低杂波电流驱动实验中，快电子的动力学对等离子体的品质有至关重要的影响。HT-7托卡马克上，新近发展了一套硬X射线阵列诊断系统用于快电子的动力学研究。本文给出了在不同的低杂波电流驱动实验中，例如高参数，长脉冲，以及反向电流驱动实验，快电子的动力学行为。