HL-2A装置的约束改善和边界净输入功率分析

在HL-2A装置孔栏位形放电的等离子体实验中,电子回旋辅助加热期间观察到了等离子体约束改善的现象,并对等离子体从低约束模式(L模)向约束改善模式转换时的等离子体线平均电子密度、等离子体储能、分界面内辐射功率、能量约束时间、H_α辐射等进行了研究。同时,分析了电子密度和等离子体辐射功率的空间分布随时间的演化。对改善约束的相关功率(辅助加热、欧姆加热功率和损失功率)进行了分析,并研究了等离子体约束改善转换时的边界净输入功率(阈值)与电子线平均密度和环向磁场的关系。     

HL－1装置辅助加热等对能量约束的影响

在ＨＬ－１托卡马克上进行了辅助加热、加料、电流驱动的物理实验研究。在改善等离子体约束方面，某些实验取得了较好的结果。在适当的稳定放电条件下，低杂波电流驱动和弹丸注入辅助加料，均能使等离子体能量约束得到一定程度的改善，与相同密度条件下的欧姆加热放电相比，能量约束时间提高了约３０％。在电子回旋共振加热等离子体实验中，等离子体总能量明显增加，但与相同密度条件下的欧姆加热放电相比，能量约束时间减少了约２０％。     

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     

HL—1装置辅助加热等对能量约束的影响

在ＨＬ－１托卡马克上进行了辅助加热，加料，电流驱动的物理实验研究。在改善等离子约束方面，某些实验取得了较好的结果。在适当的稳定放电条件下，低杂波电流驱动和弹丸注入辅助加料，均能使等离子体能量约束得到一定程度的改善，与相同密度条件下的欧姆加热放电相比，能量约束时间提高了约３０％。在电子回旋共振加热等离子体实验中，等离子体总能量明显增加，但与相同密度条件下的欧姆加热放电相比，能量约束时间减少了约２０％     

射频感应耦合低压等离子体特性分析

采用光谱诊断法和Langmuir单探针法对射频感应耦合Ar气等离子体特性进行分析。通过光栅光谱仪研究了低气压下Ar气等离子体的光谱强度的变化特性,采用Langmuir单探针法测量不同条件下电子密度和电子温度。等离子体发射光谱的光谱强度随着气压和功率的增加而增强,射频功率对光谱强度的影响较明显。当功率从120W增加到180W时,光谱强度将会迅速增加,等离子体发生E模向H模的模式转换。Langmuir单探针法测量的电子密度和电子温度在的变化规律符合E模向H模转换的变化规律。     

托卡马克能量约束及自举电流效应的初步考虑

基于Lee等人的离子温度梯度模导致的反常热能输运系数,本文研究了辅助加热托卡马克等离子体的能量约束行为,并对自举电流的效应作了初步考虑。结果表明,计算得到的能量约束时间随等离子体电流I_p和托卡马克大半径R增大而增长,随注入功率P_t、环向场B_t以及等离子体小半径α的增大而缩短。这些结果与Kaye-Goldston的经验约束定标具有相同的趋势。自举电流的存在总是导致能量约束时间的增加,当自举电流与总电流的比值γ较小时,能量约束时间的增加率约为γ/2。此外,自举电流将造成锯齿反转半径的减小。     

HT-7超导托卡马克调制电流改善等离子体约束

 在HT-7超导托卡马克上进行了电流调制改善等离子体约束物理实验，获得了初步的实验结果。对电流调制时的径向电场进行了数值计算和讨论。当等离子体环向电流以适当的频率和幅值周期性调制时，低模数的磁流体不稳定性得到明显的抑制，等离子体中心电子温度增加了33%，等离子体电子密度分布明显陡化，能量约束时间增加了27%~45%。杂质辐射周期性减少,粒子约束时间增加了2倍。在等离子体边界产生更强的径向负电场。     

轴向磁场下感应耦合放电模式转换的实验研究

为探究轴向磁场对纯Ar感应耦合等离子体放电模式转换的影响,设计并搭建一整套等离子体产生装置展开实验研究,引入阻抗分析法对放电模式转换进行判断,并得到了朗缪尔探针法的验证。实验发现,当气压为10 Pa时,轴向磁场强度的增加使得E-H和H-E模式转换的阈值功率增大;同时,随着轴向磁场的增强,放电中心区域的电子密度不断降低。初步分析认为,这是由于带电粒子在洛伦兹力作用下做回旋运动,导致高能电子在垂直磁场方向上的碰撞减少,降低了电子密度以及感应耦合效率。进一步分析电子能量概率函数(EEPF)发现,在E模式下,轴向磁场对电子运动的约束作用更加明显,高能电子(>27 eV)所占比例增多,电子能量分布更加均匀。     

EAST 电子回旋共振加热效果的数值模拟和分析

为了给EAST 电子回旋共振加热物理实验提供理论依据和模拟预测,从电子热输运方程出发,运用 CRONOS 输运程序对不同等离子体和波参数下,电子回旋加热效果进行了数值模拟计算。给出不同电子回旋波功率、入射角、电子密度和纵场等参数对电子回旋加热效果的影响,预测在不同参数下,电子温度、等离子体总内能和能量约束时间的变化,分析了其原因,并与实验结果进行了初步的比较。     

EAST电子回旋共振加热效果的数值模拟和分析

为了给EAST电子回旋共振加热物理实验提供理论依据和模拟预测,从电子热输运方程出发,运用CRONOS输运程序对不同等离子体和波参数下,电子回旋加热效果进行了数值模拟计算。给出不同电子回旋波功率、入射角、电子密度和纵场等参数对电子回旋加热效果的影响,预测在不同参数下,电子温度、等离子体总内能和能量约束时间的变化,分析了其原因,并与实验结果进行了初步的比较。     

低杂波控制电流分布与改善约束研究

在HT-7超导托卡马克装置上利用低杂波电流驱动有效地控制了等离子体电流分布,并使等离子体约束性能改善。数值模拟与硬X射线测量结果均表明,低杂波的发射功率谱、纵场和等离子体密度对改变等离子体电流分布有明显的影响。在优化低杂波电流驱动实验参数的条件下,等离子体密度、温度分布发生了理想的变化。在电子和离子温度分布上出现了内部输运垒,同时等离子体的能量约束时间和粒子约束时间均有提高。     

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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。     

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.     

Potential Confinement of a High Density Plasma in the GAMMA 10 Tandem Mirror

Potential confinement was demonstrated experimentally under various electron cyclotron resonance heating (ECRH) scenarios. The particle confinement time and the plasma confining potential increased with ECRH power. The plug potential formation by means of only _ce ECRH was studied by Monte-Carlo simulation. Potential confinement experiments have advanced in higher density region up to 4×10¹² cm^-3. The higher density plasma was obtained by high frequency ICRF heating and recently installed neutral beam injector in the central cell. Studies of scaling relation of the potential confinement with respect to the plasma density have started with the high density plasma.     

Potential formation and high density plasma production on the tandem mirror GAMMA 10

GAMMA 10 experiments have advanced in high density experiments after the last EPS Workshop where we reported high density plasma production by using an ion cyclotron range of frequency heating at a high harmonic frequency and neutral beam injection in the central cell. Recently a high density plasma was obtained with much improved reproducibility than before and without degradation of diamagnetic signal. The high density plasma was attained by adjusting the spacing of the conducting plates installed in the anchor transition regions. Dependencies of particle confinement time, ion energy confinement time and plasma confining potential on plasma density were obtained for the first time in the high density region. Presented at 5th Workshop “Role of Electric Fields in Plasma Confinement and Exhaust”, Montreus, Switzerland, June 23–24, 2002.     

HCN laser scattering on the JIPP T-IIU tokamak

A 4-channel HCN laser scattering system has been developed and applied to the JIPP T-IIU tokamak. Main aim of this system is to study microturbulence excited in the plasma, especially in the high power ICRF heating experiment. The observed density fluctuations are in a frequency range of the electron diamagnetic drift wave and have broad frequency spectra. The main part of the wavenumber is found to satisfy the condition of . In the heating experiments, deterioration of the energy confinement time is observed, and the density fluctuation level increases with the increase of the heating power.     

托卡马克微波预电离等离子体

使用回旋管系统产生的电子回旋波段的大功率微波在托卡马克中得到无电流等离子体。其电子密度达8×10¹²cm^-3,电子温度达50eV,粒子约束时间约为0.5ms,加热效率达25％以上。研究了对环向击穿的影响及加热机制。