HL-2A装置中的带状流三维特性研究和探针设计

HL-2A装置边缘等离子体测地声模带状流的三维特征采用外中平面上三组三台阶探针阵列组成具有环向、极向和径向分辨的独特结构的探针系统进行了研究.其中两组具有极向距离为65mm的三台阶5探针阵列组成极向带状流10探针组，另一组电动式带状流6探针阵列与带状流10探针组之间的环向距离为800mm. 此外，采用快速往复气动6探针组研究了磁分界面附近的温度、密度、雷诺协强及其径向分布.在HL-2A装置上同时观测到测地声模带状流(频率f=7kHz)的极向和环向对称性(m≈0，n     

HL-2A装置中的带状流三维特性研究和探针设计

HL-2A装置边缘等离子体测地声模带状流的三维特征采用外中平面上三组三台阶探针阵列组成具有环向、极向和径向分辨的独特结构的探针系统进行了研究.其中两组具有极向距离为65mm的三台阶5探针阵列组成极向带状流10探针组,另一组电动式带状流6探针阵列与带状流10探针组之间的环向距离为800mm. 此外,采用快速往复气动6探针组研究了磁分界面附近的温度、密度、雷诺协强及其径向分布.在HL-2A装置上同时观测到测地声模带状流(频率f=7kHz)的极向和环向对称性(m≈0,n 关键词： 三台阶式ZF探针 带状流 三维空间结构     

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利用往返式朗缪尔探针组在HL-2A装置等离子体边缘首次同时观测到明显的低频(ƒ=0~5kHz)和测地声模(ƒ=16kHz)带状流的极向和环向对称性(m~0,n~0),径向结构及其传播特征。并同时推算出流的径向波矢(Kr-LF=0.6 cm-1,Kr-GAM=2cm-1)。双谱分析的结果表明低频和测地声模带状流的形成可能都是由于高频湍流和这种流之间的非线性三波耦合引起的。初步研究了电子回旋加热功率和边界安全因子引起带状流幅度的变化。此外,也观测了带状流幅度在径向方向的改变。     

HL-2A装置送气和加料的脱靶特性

HL-2A装置辐射偏滤器实验采用边缘补充送气和分子束加料等方法来提高主等离子体密度,降低边缘等离子体温度、增加辐射功率分额,获得脱靶等离子体。偏滤器室内进行主动补充送气或者注入惰性气体杂质,降低偏滤器等离子体温度,获得脱靶等离子体,并首次获得了超声分子束注入产生脱靶等离子体的实验结果。利用HL-2A装置偏滤器同一极向截面内外中性化板上安装的嵌入式探针阵列和偏滤器室安装的电动探针系统,测量了偏滤器靶板上和偏滤器室的等离子体参数及其分布,并进行了相关分析和改善约束以及偏滤器脱靶等离子体运行模式下等离子体行为的研究。     

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用HL-2A装置下偏滤器靶板上的14组嵌入式静电三探针阵列和外偏滤器室的电动扫描四探针组,测量了同一环向截面的内外中性化板上的电子温度、密度、悬浮电位及其分布,以及电子回旋加热(ECRH)实验期间的等离子体行为。研究了偏滤器中等离子体参数的分布及非对称性以及等离子体的形成、物理特性和改善粒子的约束特性。     

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介绍了一种对等离子体边缘进行径向扫描的往复静电探针系统,该系统由高压气源、传输杆、光栅尺、探针组件构成。它在一次放电中能测量主等离子体边缘的温度、密度、悬浮电位、空间电位、离子饱和电流、极向电场、粒子通量等参数的径向分布以及电子温度和密度的衰减长度。测量结果表明,利用该系统测量的主等离子体边缘参数分布与JT-60U、TEXT、HT-7等装置上测量的结果一致。     

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在一次稳定放电过程中利用快速扫描气动探针系统得到电子温度、密度、等离子体电位、极向电场以及它们的涨落、粒子通量、能量通量在径向的分布。研究了HL-2A装置边缘的静电涨落及其输运。实验结果指出,在等离子体边缘涨落量不服从玻耳兹曼关系,存在由于等离子体空间电位的梯度所产生的径向电场剪切层。分析了涨落对边缘约束的影响。     

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用中平面往复快速扫描6探针组观测HL-2A装置边缘等离子体的扰动特性。在一次放电中能测量到边缘等离子体参数的时空分布及其涨落量，雷诺胁强与极向流和带状流的关系，以及静电涨落驱动的粒子通量和热通量的径向变化。在多发弹丸注入(MPI)和多脉冲超声分子束注入(SMBI)条件下，研究了边缘参数的涨落和相关特性。实验结果表明：SMBI和MPI等注入手段改变了边缘的扰动特性；雷诺胁强的径向梯度可以驱动带状流，抑制湍流输运。     

Favourable scenarios established by SMBI for the realization of the ELMy H-mode at HL-2A

The ELMy H-mode plasmas realized with the supersonic molecular beam injection(SMBI) are studied in relation to the energy confinement and the heating power for the L–H transition(P_(L-H) ) in the HL-2A tokamak. A database is assembled for this study based on the ELMy H-mode discharges during the experimental campaigns in the period 2009–2013at the HL-2A tokamak. The statistical results show that the SMBI is favourable for reaching the H-mode by reducing the heating power at the L–H transition and for the H-mode performance by improving the energy confinement compared with the ordinary gas puffing(GP). The reduction of P_(L-H) is about 20% when the density is low, and the energy confinement enhancement factor of H_(H98y2)= τ_E/τ_(th,98y2) ≈ 1.5 is achieved with the SMBI. Note that in the database the density dependence of P_(L-H) is non-monotonic with the ˉne,min≈ 3×10~(19) m~(-3) at which the P_(L-H) is minimum. Most of P_(L-H) data are on the low density branch where the P_(L-H) increases with the decrease in density. The minimum of the P_(L-H) in HL-2A is comparable to the ITPA multi-machine threshold power scaling P_(thr■scal08). The physics behind the reduction of the P_(L-H) with the SMBI is also investigated in relation to the change of the density gradient at the plasma edge, the gas fuelling efficiency, and the recycling.     

HL-2A装置偏滤器的脱靶等离子体实验

在HL-2A装置偏滤器靶板上采用嵌入式静电三探针阵列和偏滤器室内的电动扫描四探针组测量了同一极向截面的内外中性化板上和偏滤器室内的电子温度、密度、悬浮电位、空间电位、电场、电子压强及其分布,研究了偏滤器中等离子体参数的分布及非对称性和脱靶等离子体运行模式下的等离子体行为,开展了偏滤器脱离靶板等离子体的实验研究。利用主真空室的快速往复扫描三台阶式六探针系统测量了主等离子体边缘和偏滤器室内的等离子体温度、密度、粒子通量和中性粒子密度等参数,研究了脱靶等离子体的形成过程、物理特性、控制方法,以及对主等离子体性能的影响。