EAST高时空分辨极向弯晶谱仪系统的升级及初步实验结果

为了拓宽等离子体参数测量范围,对EAST极向弯晶谱仪(PXCS)进行了升级改造。配合高通量大面积水冷固体探测器,提高了极向弯晶谱仪系统的光子计数率、时间分辨率、空间探测范围以及长时间运行稳定性,并在EAST装置上成功运行。实验结果表明,升级后的谱仪获得了高信噪比的类氦氩离子的母线及其一系列伴线谱,通过光谱拟合分析给出了等离子体温度时间演化及其剖面信息,测量结果与切向弯晶谱仪的数据一致,验证了极向弯晶谱仪的升级结果和数据测量的可靠性,并且在EAST长脉冲实验运行也能够稳定地提供全时间的参数分布。     

Ohmic Radio-Frequency Synergy Current Drive and Transformer Recharging Experiments in the HT-7 Tokamak

Lower hybrid current drive (LHCD) experiments for investigating the interaction between lower hybrid (LH) wave and residual dc electric field were performed in extensive plasma parameter ranges in the HT-7 superconducting tokamak. The experimental results are well fitted to the Karney-Fisch theory on the efficiency of LH waves energy converted to poloidal magnetic field energy. The fraction of absorbed LH power is about 0.75 for the HT-7 machine, and the upshift of the LH-wave parallel refraction index during LHCD experiments have been derived by the optimizing fitting parameters. The LH wave is also used for the transformer recharging when the plasma current is maintained unchanged. The highest efficiency about 7% has been achieved in HT-7 machine.     

HT-7电子加热实验的软X射线能谱诊断

介绍了HT-7装置上软X射线能谱诊断系统,用软X射线能谱对HT-7托卡马克上电子温度进行了测量。在离子伯恩斯坦波和低杂波协同实验中,观察到了对等离子体的较好的加热效果。     

Toroidal rotation induced by 4.6 GHz lower hybrid current drive on EAST tokamak

Using a tangentially viewing x-ray imaging crystal spectrometer, substantial co-current rotation driven by lower hybrid current drive(LHCD) at 4.6 GHz is observed on EAST tokamak. This study presents plasma rotation behaviors with 4.6 GHz LHCD injection. Typically, the 10-20 km/s co-current rotation change and the transport of rotation velocity from edge to core are observed. The relationship between plasma parameters and rotation is also investigated, indicating that rotation decreases with increasing internal inductance(l_i) and increases with increasing safety factor(q_0). Hysteresis between rotation and T_e plasma stored energy is observed, suggesting different response times between the electron heating and rotation acceleration by LHCD. A comparison between the rotations driven by 4.6 G LHCD and 2.45 G LHCD on EAST is also presented, in which higher frequency LHCD could induce more rotation changes.     

极紫外平场光栅光谱仪的研制和性能测试

研制了一台高分辨率极紫外光谱仪,用于磁约束等离子体诊断。采用一块具有平场特性的全息球面变线距光栅作为分光元件,光栅公称线密度为1 200 lines·mm-1,掠入射角为3°。一台可深度制冷、背照式面阵CCD作为光谱探测器,用机械快门控制曝光时间。通过CCD在光谱聚焦面的移动,可以记录的光谱范围为5～50 nm。用Penning放电光源测试了光谱仪的性能; 利用光源的标准谱线,进行了波长标定,波长精度为0.003 nm,并计算出系统各参数的实际值;当入缝宽度设置为30 μm时,在20 nm附近,光谱分辨率达0.015 nm,达到设计指标。     

低杂波电流驱动的数值模拟

通过求解二维FokkerPlanck方程,得到了HT7托卡马克低杂波驱动电流随时间的演化关系及其空间分布,理论值与实验结果基本符合,为HT7托卡马克实验提供了理论依据.通过解电流扩散方程,考虑了快电子的径向扩散效应对驱动电流的影响 关键词： 低杂波电流驱动 数值模拟 径向扩散     

光谱法测HT-7托卡马克诊断中性束的束成分

 实验测量了诊断中性束(DNB)中H0的4种主要能量成分(全能量，半能量，1/3能量，1/18能量)，运用光谱法来分析中性束的束成分所占百分数。根据多普勒效应，中性束中的氢粒子发出的Ha波长偏离本底的Ha波长，波长偏移量与氢粒子的能量相关，从而在光谱仪上得到多峰Ha谱线。通过编写程序并以此对实验的原始谱线进行了初步和精确拟合，最终准确有效地分析出中性束的束成分和束能量。实验测得DNB束流的中性氢粒子的全能量、半能量、1/3能量和1/18能量4种成分分别占15%,42%,35%,8%。     

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。     

HT-7低杂波电流驱动效率与等离子体参数相关性实验

通过开展低杂波电流驱动效率与等离子体参数相关性研究,HT 7装置上的最大电流驱动效率达到ηCD=neRpIRF/PLH≈1.4×1019A·W-1·m-2。实验结果表明,优化低杂波的功率谱、等离子体密度、纵场等参数对提高驱动效率起到了关键作用。驱动效率对波谱、密度有较强的依赖性,波谱在Npeak‖=(2.45～2.9),密度为(1.5～2.0)×1013cm-3时驱动效率较高;驱动效率随着纵场的升高而增大;同时,改善托卡马克壁状态、降低杂质水平、提高放电稳定性,对提高驱动效率有积极作用。     

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.