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     

HT-7托卡马克等离子体密度调制实验中的逃逸电子行为

在HT-7托卡马克的等离子体密度调制实验中,通过对欧姆和低杂波电流驱动两种放电条件下等离子体逃逸电子辐射行为的研究,验证了非准稳态等离子体中逃逸电子的产生机制,研究了欧姆和低杂波电流驱动两种放电条件下的大量充气对等离子体整体约束性能的影响。研究结果发现:放电过程中额外的大量工作气体的充入使等离子体偏离了准稳态,逃逸电子初级产生机制和次级产生机制准稳态的假设条件被打破,这时候需要利用非准稳态条件下修正后的逃逸电子归一化阈值速度来解释逃逸电子的辐射行为; 同时也发现放电过程中额外的大量工作气体的充入将使等离子体的整体约束性能变差。     

逃逸电子和不稳定性波反常多普勒共振实验研究

利用电子回旋辐射诊断系统并结合其他相关诊断研究了HL-2A托卡马克中逃逸电子与波间的反常多普勒共振作用.结果显示:欧姆放电下提高等离子密度能抑制逃逸电子束的不稳定性,但等离子密度的再次降低导致逃逸电子又会激发不稳定性波,并耦合不稳定性波发生二次反常多普勒共振作用.利用统计方法分析了HL-2A上不同放电阶段逃逸电子反常多普勒共振阈值(ωpe/ωce)区间大致都在0.17-0.54范围内.此共振机制导致逃逸电子在速度空间被波散射,平行能量转化到垂直能量,pitch角增加,同步辐射功率增强,逃逸电子能量限制在反常多普勒效应的阈值能量附近.基于反常多普勒共振的逃逸抑制能有效减轻逃逸电子对装置第一壁的损坏.     

提高等离子体密度抑制逃逸电子束不稳定性的实验研究

利用ECE电子回旋辐射和Ha线辐射等托卡马克物理诊断系统,研究了Slide-away放电过程中提高等离子体密度对非麦克斯维尔分布的逃逸电子所激发的逃逸电子束不稳定性影响作用.实验结果表明:在Slide-away放电模式下,提高等离子体密度能有效抑制逃逸电子束的不稳定性.     

提高等离子体密度抑制逃逸电子束不稳定性的实验研究

利用ECE电子回旋辐射和Ha线辐射等托卡马克物理诊断系统,研究了Slide-away放电过程中提高等离子体密度对非麦克斯维尔分布的逃逸电子所激发的逃逸电子束不稳定性影响作用。实验结果表明：在Slide-away放电模式下,提高等离子体密度能有效抑制逃逸电子束的不稳定性。     

托卡马克等离子体逃逸放电中的驰豫振荡与电子回旋激射不…

我们研究了托马克等离子体逃逸电子引起的电子回旋激射不稳定性发生的条件，发现由反常多普勒效应及切伦科夫效应确定的准稳态速度分布又会激发电子回旋激射不稳定性，且其对本底电子回旋辐射的大频段于回旋频率，这与ＨＬ－１实验观察一致。     

提升等离子体初始密度抑制逃逸电子的实验研究

利用硬X射线诊断监测逃逸电子,研究了HT-7装置放电初始阶段不同等离子体初始密度对逃逸电子产生过程的影响。实验结果表明,提高等离子体初始密度能有效地抑制逃逸电子的产生。     

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利用硬X射线诊断监测逃逸电子,研究了HT-7装置放电初始阶段不同等离子体初始密度对逃逸电子产生过程的影响。实验结果表明,提高等离子体初始密度能有效地抑制逃逸电子的产生。     

大气压空气纳秒脉冲板-板放电中逃逸电子产生机理

经典放电理论(Townsend和流注理论)解释纳秒脉冲气体放电存在局限性,近年来基于高能电子逃逸的纳秒脉冲气体放电理论研究受到广泛关注.但是目前对大气压空气纳秒脉冲板-板放电中逃逸电子产生机理研究仍较少,严重阻碍了纳秒脉冲放电等离子体的应用发展.本文利用一维粒子模型,对幅值为20 kV的纳秒脉冲电压驱动下,间隙长为1 mm的板-板电极之间的大气压空气放电中逃逸电子的产生机理进行了数值模拟研究..结果表明,在空间电荷动力学行为的影响下,板-板电极之间出现了增强电场区域,使得电子可以满足电子逃逸判据而进入逃逸模式.此外,还观察到放电通道前逃逸电子的预电离效应导致了二次电子崩的产生,随着二次电子崩与放电通道不断汇聚,引导并加速了放电通道的发展,最终导致气隙击穿.本研究进一步揭示了纳秒脉冲板-板放电机理,拓展了纳秒脉冲气体放电基础理论,为纳秒脉冲放电等离子体的应用和发展开辟了新的机会.     

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用NaI闪烁体探测器组成的逃逸电子诊断系统和CdTe半导体探测阵列组成的快电子轫致辐射诊断系统,研究了一定等离子体密度条件下低杂波功率和等离子体电流对逃逸产生的影响以及一定低杂波功率下等离子体密度对逃逸电子产生的不同作用效果。根据实验数据计算了HT-7装置等离子体中电子逃逸的阈值电场和一定放电条件下电子逃逸的阈值能量。     

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.     

Experimental observation of interaction of runaway electrons with lower hybrid waves in slide-away regime in the HT-7 tokamak

The characters of slide-away regime in the HT-7 tokamak have been investigated, and evidences that lower hybrid waves (LHW) are excited in slide-away regime are presented based on local fast electron bremsstrahlung (FEB) emission profile and FEB emission spectrum. The interaction of high energy runaway electrons with those excited LHW via anomalous Doppler resonance is analyzed and the resonance energy is derived with which the behavior of those relevant signals in the experiment can be explained very well. It is shown that this interaction can provide an effective way to reduce the damage to the machine caused by runaway electrons.     

等离子体中充入工作气体抑制电子逃逸行为分析

利用NaI闪烁体探测器组成的伽马射线探测系统和BF3 正比计数管、3He正比计数管和ZnS闪烁体探测器组成的中子探测系统,研究了欧姆放电平稳阶段充入工作气体后对逃逸电子产生过程的影响。实验结果表明：在欧姆放电平稳阶段充入工作气体严重影响了逃逸电子行为,充入的工作气体能有效抑制逃逸电子的产生。     

等离子体中充入工作气体抑制电子逃逸行为分析

利用NaI闪烁体探测器组成的伽马射线探测系统和BF₃正比计数管、³He正比计数管和ZnS闪烁体探测器组成的中子探测系统,研究了欧姆放电平稳阶段充入工作气体后对逃逸电子产生过程的影响.实验结果表明:在欧姆放电平稳阶段充入工作气体严重影响了逃逸电子行为,充入的工作气体能有效抑制逃逸电子的产生.     

HL-1M装置逃逸电子的定标律

使用一维数值模型, 推断了逃逸能量ε_r与逃逸约束时间τ_r的关系。模拟结果给出能量ε_r 和放电参数的定标律。在HL- 1M 装置中不同实验条件下测量了硬X 射线谱, 研究了逃逸电子能量 ε_r模拟的定标律, 并推导出HL- 1M 装置放电的逃逸电子的约束时间与逃逸电子扩散系数。