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应用改进后的低杂波电流驱动程序对EAST进行了低杂波电流驱动的数值模拟。通过模拟发现,波注入位置、功率谱、等离子体温度和密度对低杂波的功率沉积和电流驱动剖面分布有很大影响。通过选取合适的低杂波功率谱、等离子体温度和密度,可以实现对其功率沉积和电流驱动剖面分布的控制。     

EAST低杂波电流驱动的数值模拟

应用改进后的低杂波电流驱动程序对EAST进行了低杂波电流驱动的数值模拟。通过模拟发现,波注入位置、功率谱、等离子体温度和密度对低杂波的功率沉积和电流驱动剖面分布有很大影响。通过选取合适的低杂波功率谱、等离子体温度和密度,可以实现对其功率沉积和电流驱动剖面分布的控制。     

低混杂波高N‖分量对EAST等离子体电流驱动的影响

EAST等离子体高约束模运行条件下，在等离子体边缘区域观测到明显的等离子体电流带.在EAST托卡马克装置非圆截面平衡位形下，使用射线追踪方法研究低混杂波高平行折射率N_‖分量对电流驱动的影响.结果表明：当-8≤N_‖≤-6时，平行折射率分量能够在小半径（0.7 < r/a < 1）区域驱动kA量级的等离子体电流.对于具有台基区、等离子体边缘温度更高的电子温度剖面，驱动电流的位置r/a>0.9.低混杂波朗道阻尼的理论分析与数值模拟结果一致.另外，高N_‖低混杂波在等离子体边缘的功率沉积和电流驱动与电子温度分布和发射谱分布相关.     

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利用MEC和LSC耦合的程序研究了EAST天线不同的相位差 对功率谱的影响及对功率沉积位置和电流分布的影响。通过计算发现,随着 的增大,功率谱的结构发生了改变,当 >200°后功率沉积和电流密度分布由原先的向外层移动变为向内层移动; =200°时形成一个离轴最远的驱动电流, =120°、 =260°时分别得到电流强度最小和最大的驱动电流。因此可以通过选取合适的天线相位差 ,实现对低杂波功率沉积和驱动电流剖面的控制。     

EAST装置锂化壁下低杂波等离子体温度行为研究

在EAST全超导托卡马克归一化半径r/a ≤qslant 0.6区域内部, 在高功率低混杂波电流驱动辅助加热下,以及第一壁锂化处理条件下, 在低混杂波注入中期观测到电子温度剖面和离子温度剖面变平的现象. 利用X射线弯曲晶体光谱仪诊断系统,并结合其他相关诊断系统研究了在第一壁锂化条件下, 以及EAST低杂波放电位形下,电子温度剖面和离子温度的剖面行为. 研究结果表明:电子温度剖面和离子温度剖面变平的现象是由于第一壁锂化处理技术对从等离子体边界流向第一壁的粒子流产生了影响,使得边界粒子再循环模式受到抑制, 这种低再循环模式的存在引起了温度剖面的变化.同时观察到离子温度和电子温度彼此接近的现象, 这是由于随着等离子体密度的增加,电子与离子之间的碰撞行为加剧所产生的结果.     

发射波功率密度对电子回旋波电流驱动的影响

采用高斯光束的研究方法,结合Fokker-Planck方程,在堆级等离子体条件下模拟了发射波功率密度的改变对电子回旋波功率沉积以及电流驱动的影响。结果表明,高功率密度的波束会拓宽功率沉积剖面,使功率沉积的位置略有外移,电流驱动效率略有降低。     

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采用高斯光束的研究方法,结合Fokker-Planck方程,在堆级等离子体条件下模拟了发射波功率密度的改变对电子回旋波功率沉积以及电流驱动的影响。结果表明,高功率密度的波束会拓宽功率沉积剖面,使功率沉积的位置略有外移,电流驱动效率略有降低。     

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     

零维系统模型改进及其对EAST稳态运行区的分析和预测

零维系统模型已广泛应用于下一代托卡马克装置设计以及聚变反应堆等离子体性能的预测和分析,但普遍采用物理近似和经验公式会导致较大的系统性误差.本文通过引入等离子体平衡程序使主要等离子体分布参数及其计算基于磁面信息,引入Sauter模型的自举电流系数与碰撞率变化关系改进自举电流计算,利用EAST上的实验结果对改进后的模型进行验证,零维系统模型计算结果与动理学平衡分析结果基本符合.利用改进模型从已有实验结果出发,对EAST上实现500 kA等离子体电流的稳态、长脉冲运行区所需要的加热/电流驱动功率及其能够达到的归一化比压进行了分析和预测.计算结果表明,EAST在7.0—9.5 MW加热/驱动功率,约束改善因子H98为1.25—1.35,归一化密度fnG约为0.9的参数范围内可以实现500 kA等离子体电流且自举电流份额在50%以上的稳态运行;9.5 MW加热/驱动功率,H98为1.0—1.4,fnG为0.8—1.0的参数范围可以实现较高性能的长脉冲或稳态运行.综合来说,提升等离子体约束性能,可在较低的加热/驱动功率下实现同样等离子体参数的完全非感应运行,扩展等离子体运行区,是实现高参数等离子体...     

低混杂波驱动电流对等离子体电导率的影响

本文考虑了波驱动通量对磁场位形以及电子密度和温度的空间分布的依赖,应用伴随关系,计算了低混杂波驱动的等离子体电导率的空间分布。结果表明,注入功率谱对电导率空间分布的影响相当敏感,等离子体环外侧的电导率略高于内侧的电导率。但是不论在外侧或内侧,随着离子电荷数增大,波驱动的等离子体电导率降低,而它与斯必泽-亥姆电导率之比却增大。     

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在EAST上通过分析剩余环电压与低杂波功率之间的关系,计算得到了低杂波电流驱动效率。采用归一化功率,即功率对等离子体电流、电子密度、等离子体大半径以及有效电荷数归一化,将所有数据绘制在同一曲线中,这样可以得到不同等离子体参数下的低杂波电流驱动效率。实验得到低杂波电流驱动效率η0=(0.5~1.3)×1019 A.m-2.W-1,在等离子体电流Ip=277kA、低杂波功率PLH=681kW条件下,实验得到长达3s的低杂波全波驱动。     

EAST装置低杂波电流驱动效率分析

在EAST上通过分析剩余环电压与低杂波功率之间的关系,计算得到了低杂波电流驱动效率。采用归一化功率,即功率对等离子体电流、电子密度、等离子体大半径以及有效电荷数归一化,将所有数据绘制在同一曲线中,这样可以得到不同等离子体参数下的低杂波电流驱动效率。实验得到低杂波电流驱动效率η₀=(0.5~1.3)×10¹⁹ A.m^-2.W^-1,在等离子体电流I_p=277kA、低杂波功率P_LH=681kW条件下,实验得到长达3s的低杂波全波驱动。     

HT-6B托卡马克参数下低杂波驱动电流的密度窗口

在简晰的物理模型下,采用数值方法,研究了HT-6B托卡马克参数下的低杂波射线轨迹,波谱移动,功率吸收和驱动电流分布。结果表明,存在着驱动电流的密度窗口,即仅在一定的等离子体密度范围内才能驱动电流(通常在理论和实验上仅注意到驱动电流的密度上限)。文中对这种密度窗口的存在给予了物理解释,并进而讨论了影响驱动电流效率的主要因素。 关键词：     

Simulation on effect of poloidal power spectrum on lower hybrid wave propagation

The coupling of lower hybrid wave to the plasma is a crucial issue for efficient current drive in tokamaks. This paper establishes a new coupling model which assumes the antenna to be a curved face and the plasma to be a cylinder. Power spectrum considering the coupling between wave-guides in both poloidal and toroidal direction is simply estimated and discussed. The effect of the poloidal wave vector on wave propagation, power deposition and driven current is also investigated with the help of lower hybrid current drive code. Results show that the poloidal wave vector affects the ray tracing, and also has effect on power deposition and driven current. The effect of the poloidal wave vector on power deposition and driven current profile depends on plasma parameters. Preliminary studies suggest that it seems possible to control the current profile by adjusting the poloidal phase difference between the waveguide in poloidal direction.     

Optimized calculation of the synergy conditions between electron cyclotron current drive and lower hybrid current drive on EAST

The optimized synergy conditions between electron cyclotron current drive(ECCD) and lower hybrid current drive(LHCD) with normal parameters of the EAST tokamak are studied by using the C3PO/LUKE code based on the understanding of the synergy mechanisms so as to obtain a higher synergistic current and provide theoretical reference for the synergistic effect in the EAST experiment. The dependences of the synergistic effect on the parameters of two waves(lower hybrid wave(LHW) and electron cyclotron wave(ECW)), including the radial position of the power deposition, the power value of the LH and EC waves, and the parallel refractive indices of the LHW(N) are presented and discussed.     

Monte Carlo simulation of lower hybrid current drive in tokamaks

In this paper, we present a method for noninductive current drive studies based on three-dimensional simulation of test particle orbits. A Monte Carlo momentum diffusion operator is developed to model the wave-particle interaction. The scheme can be utilized in studies of current drive efficiency as well as in examining the current density profiles caused by waves with a finite parallel wave number spectrum and a nonuniform power deposition profile in a toroidal configuration space of arbitrary shape. Calculations performed with a uniform power deposition profile of lower hybrid waves for axisymmetric magnetic configurations having different aspect ratios and poloidal cross-section shape confirm the semianalytic estimates for the current drive efficiency based on the solutions of the flux surface averaged Fokker-Planck equation for configurations with circular poloidal cross section. The consequences of the combined effect of radial diffusion, magnetic trapping and radially nonhomogeneous power deposition and background plasma parameter profiles are investigated