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介绍了离子回旋波加热领域研究进展,具体分析了快波少子加热模式转换情况以及影响模式转换分量大小和位置的因素。通过控制波的频率及少子浓度,使得波能够顺利传播到托卡马克等离子体的离子混合共振与截止的区域附近,并转换为离子Bernstein波而被等离子体有效吸收,因而能够改善加热效果。     

HT-7 Tokamak离子回旋波和低杂波等离子体逃逸电子行为研究

HT-7 Tokamak拥有离子回旋波(ICRF)和低杂波(LHW)两套加热系统.ICRF主要对加热离子有比较好的加热效果,LHW则主要是通过电子Landau阻尼加热电子.除此之外,在ICRF和LHW协同加热的条件下,可以对等离子体产生更有效的加热效果,增加等离子体的聚变反应截面,增加聚变中子产额.本文报道了LHW对改善ICRF和等离子体耦合的重要作用,ICRF和LHW加热等离子体中电子温度随时间的演化过程,计算了放电过程中电子逃逸的阈值能量,分析了逃逸电子的产生过程,以及放电过程中的中子产额.研究结果发     

HT-7上射频波加热时中子辐射行为的研究

HT-7超导托卡马克进行DD等离子体放电时,中子的辐射与辅助加热射频波的类型(LHW加热、ICRF加热)及功率密切相关.利用BF₃与³He正比计数管组成的快速时间分辨中子注量监测系统,研究了不同类型的射频加热对于中子产生机理及高能离子形成的影响.LHW加热功率较低时,易形成逃逸,产生大量的光中子.特定频率的ICRF(27 MHz,24 MHz)加热时,聚变中子所占份额以及总的中子产额均随波功率的增大而显著增涨. 关键词： 射频加热 中子 托卡马克     

托卡马克中快波电流驱动下全波方程的数值求解

用全波方法研究环形对称托卡马克等离子体中离子回旋频率范围内(ICRF)的快波电流驱动(FWCD)问题,考虑有限拉莫尔半径(FLR)效应和平行色散,建立全波计算的物理模型—全波方程,通过对全波方程的数值求解得到快波在等离子体中激发的电场强度分布.结果表明:快波可以传播到高温高密度等离子体的中心;快波在磁轴附近发生了模式转换;快波可以驱动中心的等离子体电流以改善等离子体的平衡位型;平行电场比垂直电场小三个数量级,通过垂直方向的回旋共振和平行方向的穿越期磁泵效应达到驱动电流的目的.     

ICRF快波模转换及快波传播

本文通过分析离子回旋频段(ICRF)快波在模转换区传播的物理过程,导出了一个新的快波近似——完全快波近似二阶波方程。数值计算表明,它能给出与求解高阶方程非常一致的结果,尤其是在弱回旋阻尼(k_1较小)情况下,完全快波近似比快波近似有更满意的结果。最后讨论了二次谐波加热和少数成份离子加热的实例。     

HT-6M托卡马克二次谐波离子回旋共振加热实验

报道在HT-6M托卡马克用28MH_z射频源对纯氢等离子体进行二次谐波离子回旋共振(ICRF)加热的实验,实验结果表明,对1/4周短天线,当天线输入功率为300kw时,天线功率密度可达1kw/cm~2,脉冲宽度为30ms,天线负载电阻为2(?).与理论估算值较为接近.实验得到的加热效率为1.5×10~13eV·cm~(-3)/kw,并观察到在ICRF加热时引起的较强的辐射以及高能电子的产生. 关键词：     

托卡马克等离子体的快波模转换和吸收

本文对托卡马克位形,用动力理论研究了非均匀热等离子体的ICRF快波模转换及有关的阻尼机制。结果表明,对于多种离子成分的等离子体,在离子-离子混杂共振层和二次谐波回旋共振层附近,存在快波和离子伯恩斯坦波(IBW)之间的模转换;模转换层附近的色散关系与k_(?),离子种类浓度以及等离子体密度有明显的相关性。适当选择这些参数可大大改善快波能量的吸收和吸收的局域性。而在一种离子成分的等离子体中、无模转换过程发生。     

快波模式转换效率的理论分析和数值模拟

利用相位积分法, 在传统的布登模型基础上, 考虑了高场侧截止层的影响, 构建了三体模型, 求出了快波通过单一衰减层的传输系数、反射系数和模式转换系数. 在双离子情况下, 模拟的结果与Kazakov等人的结果相符合. 针对EAST实验, 将双离子模型推广至三离子模型, 分析了不同相位、少子浓度、频率和纵场强度对快波模式转换效率的影响, 为未来离子回旋加热实验提供参考. 关键词： 模式转换加热 离子回旋波加热 相位积分     

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结合EAST超导托卡马克的物理运行参数,计算给出了装置在等离子体突然破裂时ICRF加热天线上感应电流和电磁力解析式及其随时间变化的曲线图,根据曲线图讨论了电磁力的极限情况和对ICRF加热天线结构的影响。     

阿尔芬波加热研究的进展

本文概述了阿尔芬波加热的理论和实验情况。讨论了阿尔芬波加热的基本物理问题,并介绍了某些重要的实验结果。对在大托卡马克上采用阿尔芬波加热的可能性进行了全面论述。     

Features of the repetition frequency of edge localized modes in EAST

This paper presents the features of the edge localized modes (ELMs) observed in the 2010 experimental campaign on the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). The first high-confinement mode (H-mode) at an H-factor of H_{IPB98(y, 2)}～ 1 has been obtained with about 1 MW lower hybrid wave (LHW) heating power on the EAST tokamak. The ELMs in EAST are Type III ELMs with high frequency (several hundred Hertz) and low amplitude. ELM features for the following two types of EAST discharges are investigated: discharges with only LHW and those with both LHW and ion cyclotron resonance frequency (ICRF) wave. The ELMs are observed in a wide q ₉₅ window ranging from 2.6 to 5.0, and the ELM frequencies decrease with the safety factor, q ₉₅. In contrast to most observations, the ELM frequency in EAST appears to be weakly proportional to the power through the separatrix. When the ICRF wave is injected, the ELM frequency increases. The control of the ELM frequency and amplitude has been achieved by puffing impure argon gas into the EAST discharge.     

EAST低混杂波功率沉积和电流驱动剖面控制的数值模拟

对原有的低混杂波电流驱动模拟程序进行改进,使之能够研究EAST上如何控制低混杂波功率沉积和电流驱动分布.在EAST非圆截面的平衡位形下,应用改进后的程序详细计算不同低混杂波功率谱、等离子体密度和温度分布对低混杂波功率沉积位置和电流驱动剖面分布的影响.通过计算发现,选取合适的低混杂波功率谱,等离子体温度分布和密度分布可以对功率沉积位置和电流驱动分布的剖面进行控制;调节等离子体温度分布可以很好的控制低混杂波近轴电流驱动分布和离轴电流驱动分布.     

Numerical simulation of electron cyclotron current drive characteristics on EAST

Electron cyclotron current drive （ECCD） will be applied in the EAST tokamak during its the new campaign. In order to provide theoretical predictions for relevant physical experiments, some numerical simulations of ECCD with the parameters of EAST have been can＇ied out by using TORAY-GA code based on the understanding of ECCD mechanisms. ECCD efficiencies achieved in different plasma and electron cyclotron （EC） wave parameters are given. The dependences of ECCD characteristics on EC wave injection angle, toroidal magnetic field, plasma density, and temperature are presented and discussed.     

EAST 装置电子回旋辐射二维成像系统的屏蔽优化

介绍了EAST 装置上的384 道(极向24 道径向16 道)的外差混频式电子回旋辐射成像诊断系统及其在EAST 及其复杂的电磁环境中的运行情况。在低杂波电流驱动期间,高灵敏度的电子回旋辐射成像系统受到严重干扰以至于无法提供正确的实验数据。通过优化系统各模块的接地、外加多层铜网屏蔽等措施,使得ECEI 系统屏蔽效能与改善之前相比提高了40dB,基本保障了EAST 装置上电子回旋辐射成像诊断的正常工作。     

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介绍了EAST装置上的384道(极向24道径向16道)的外差混频式电子回旋辐射成像诊断系统及其在EAST及其复杂的电磁环境中的运行情况。在低杂波电流驱动期间,高灵敏度的电子回旋辐射成像系统受到严重干扰以至于无法提供正确的实验数据。通过优化系统各模块的接地、外加多层铜网屏蔽等措施,使得ECEI系统屏蔽效能与改善之前相比提高了40dB,基本保障了EAST装置上电子回旋辐射成像诊断的正常工作。     

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.     

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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介绍了EAST低杂波系统天馈线保护的设计及其实现。针对EAST装置低杂波系统微波陶瓷窗破裂的原因,在低杂波系统天馈线上设置了高反射保护和打火保护两种保护措施,其中打火保护可以在打火发生后20μs以内迅速切断微波输出。实验结果表明,两种保护并行工作,能有效地保护整个波系统。     

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用TSC程序模拟了EAST装置等离子体放电的全过程。模拟中考虑了自举电流，并加入了离子回旋共振加热ICRH和快波电流驱动FWCD，得到了中心电子温度4.5keV、中心离子温度3.8keV、中心电子密度1.2×1020m–3的D形截面的等离子体。根据模拟结果对EAST装置进行了伏秒数分析，并研究了不同等离子体电流上升时间、有效电荷数Zeff对放电的影响。     

用于 EAST 上低杂波平行波数测量的磁探针设计与测试

针对EAST上2.45GHz低杂波，完成了低杂波平行波数测量磁探针的设计、仿真与测试。利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics 5.2对磁探针尺寸进行仿真优化，确定了单匝环、矩形缝以及陶瓷片厚度等影响磁探针耦合性能的关键尺寸。测试结果表明，该磁探针对2.45GHz低杂波有良好的耦合性能和鉴别波极化的能力，与仿真结果一致。研究结果为EAST装置上低杂波平行波数测量诊断系统的建立提供重要的参考依据，从而为进一步开展高密度低杂波电流驱动实验研究提供必要的实验数据。