利用低杂波改善约束的实验研究

介绍了在HT-6M托卡马克上,利用双低杂波的组合,成功地实现了准稳态的高约束模式运行. 能量约束时间提高两倍以上,粒子的约束在较高密度下依然改善3倍以上.通过应用波扩散及 电流径向扩散方程计算低杂波电流传播的方法,对一组典型的数据进行数值模拟.计算表明 ,在HT-6M低杂波实验中,由于纵场较低,密度较高,低杂波的能量沉积在离磁轴较远的位 置,使等离子体电流密度分布成为反剪切位形,内部输运垒地形成,大大提高了等离子体的 约束状况.实验数据也给出了反剪切的证据. 关键词： 托卡马克 低杂波 约束改善     

托卡马克旋转等离子体中阿尔芬波电流驱动

随着托卡马克实验的发展，人们正在寻求和研究多种更适合先进托卡马克高约束性能等离子体的电流驱动方法，然后加以比较和选择。尽管达到兆安量级的低杂波电流驱动已经在许多托卡马克上取得成功，但低杂波不能渗透到反应堆尺寸的托卡马克等离子体密度增加而降低，使得在反应堆尺寸的托卡马克等离子体中使用低杂波驱动电流受到限制。有人预计在反应堆托卡马克中采用电子回旋波驱动电流比低杂波驱动更有效，不幸的是，直到目前还没有足够的实验证明这个预言的正确性。阿尔芬波电流方式，它具有在等离子体中传播不存在密度极限问题等优点，也许更适合未来的反应堆托卡马克。     

低杂波驱动电流在托卡马克中的分布

本文考虑了大振幅波场对电子的捕获引起的朗道阻尼共振区下限速度下移的机制,并用射线跟踪法计算了低杂波在托卡马克中传播轨迹上的能量沉积。根据能量沉积与低杂波驱动电流的焦耳热效应之间的关系,求出了驱动电流在托卡马克中的径向分布。计算结果与PLT,JFT-2的实验结果符合较好,对HL-1的计算结果也比较令人乐观。 关键词：     

HT-7托卡马克中低杂波和离子波恩斯坦波协同作用的数值研究

用隐含5点模式对二维Fokker-Planck方程进行离散化,调用NAG程序库中子函数D03UAF求解该方程,并将求解二维Fokker-Planck方程的code与波的射线轨迹code相结合,根据HT-7托卡马克装置参数,分别对有或没有IBW情况下的等离子体电流的全波驱动和在低杂波和离子伯恩斯坦波协同作用下低杂波的功率沉积分布、驱动电流分布等进行数值模拟研究.结果显示:有IBW情况下的全波驱动电流分布比没有IBW时全波驱动的电流分布区域要广一些,而且驱动的总电流也大一点;在双波协同作用下,全波驱动的等离子体电流空间分布随IBW的频率和n_//谱的变化而变化;在两波协同作用下低杂波驱动非感应电流的效率得到了很大的改善.     

低杂波电流驱动中径向扩散效应的数值模拟

应用改进后的程序详细计算了不同径向扩散系数对低杂波电流驱动剖面分布的影响。通过计算发现:考虑径向扩散效应后,驱动电流分布变平展宽,电流驱动的分布随着扩散系数的增大逐渐向外层移动,由局域性分布演化成非局域性分布;驱动电流的大小和效率随着扩散系数的增大而降低。     

低杂波电流驱动中径向扩散效应的数值模拟

应用改进后的程序详细计算了不同径向扩散系数对低杂波电流驱动剖面分布的影响。通过计算发现:考虑径向扩散效应后，驱动电流分布变平展宽，电流驱动的分布随着扩散系数的增大逐渐向外层移动，由局域性分布演化成非局域性分布；驱动电流的大小和效率随着扩散系数的增大而降低。     

低杂波驱动的径向共振电子流

在低杂波驱动电流的托卡马克装置中,波还将驱动径向共振电子流。这种径向流由共振电子径向平均流和共振电子径向扩散流两部分组成。它们主要联系于波电场的角向分量、在驱动电流的弛豫过程中,两种径向流的强度分别以不同的方式发生显著变化,径向流对波的纵向相速度与电子热速度的比值极为敏感,在低相速情形有较高的径向通量,可对等离子体的行为发生重要影响。 关键词：     

低杂波驱动电流的密度限制

驱动等离子体电流是当前聚变研究中的一项重要课题,其目标是借以建立稳态运行的托卡马克反应堆。利用低杂波来驱动电流是主要方案之一,近来取得了重大进展。但是,在目前的实验中,低杂波只在较低的等离子体密度下才能有效地驱动电流,其密度极限远低于反应堆所要求的密度。对于这种现象,目前尚无适当的解释。如果不能突破这种密度限制,建立波驱动的稳态托卡马克反应堆的方案将成为泡影。     

LHCD的径向扩散效应

根据低杂波驱动电流的准线性理论，利用二维Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｋ方程模拟程序，求出速度空间扩散的驱动电流，考虑快电子的径向扩散效应对驱动电流的影响，对原有程序加以完善，并ＨＴ－７，ＨＴ－６Ｍ装置进行了大量模拟计算，结果表明，考虑径向扩散后，原有的驱动电流以分变平很宽，并且变得光滑，同时驱动电流明显减小，驱动效率降低，另外，对于不同的径向扩散系数，电流密度的分布也有较大的差异。     

低杂波驱动的加速效应

将描述低杂波驱动电流的福克-普朗克方程推广到包含径向运动时,方程中将出现一个加速项。本文着重考察这个加速效应对波驱动的速度扩散和径向输运的影响。 关键词：     

HL－1M低混杂波电流驱动中的径向扩散效应

本文利用低混杂波电流驱动的准线性理论模型，研究了由于磁场的随机涨落而引起的快电子的反常输运对驱动电流分布和驱动效率的影响。结果表明，高能电子径向扩散将使驱动电流分布变平和展宽，同时驱动电流减小。     

HL－1M感应与低杂波组合电流驱动研究

本文结合ＨＬ－１Ｍ的基本参数，利用准线性的低杂波电流驱动理论和等离子体的电回路方程．研究了在控制等离子体总电流不变情形下欧姆感应和低杂波注入组合驱动电流的问题。结果表明，这一组合驱动方案对ＨＬ－１Ｍ装置的运行是可行的，其驱动电流分布可以通过改变低杂波注入功率、波谱形状、等离子体电子温度、密度以及总等离子体电流等加以控制。组合驱动的电流分布将优于欧姆驱动的电流分布，并可能抑制诸如锯齿振荡等一些ＭＨＤ不稳定性。     

低混杂波电流驱动中原副边回路相互作用

本文用速度空间二维高速电子Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ方程和原、副边回路方程组成的方程组描述托卡马克装置低浊经杂民流驱动宏观参数，研究了低混杂波电流驱动中的电场效应和原、副边回路相互作用应用该程序，初步模拟了ＨＬ－１装置的ＬＨＣＤ实验。     

低杂波电流驱动下加热的数值模拟

应用作者最新改进的求解FOKKER-PLANK方程的程序,首次得到了低杂波电流驱动下的加热功率密度和加热功率.这些数值模拟结果不仅很好地解决了低杂波电流驱动中的功率平衡问题,而且也能为以后的托卡马克低杂波电流驱动实验提供一定的指导作用.     

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.     

东方超环上低杂波驱动等离子体环向旋转实验研究

旋转和旋转剪切能抑制磁流体不稳定性和增强等离子体约束.低杂波电流驱动作为未来聚变堆上可能的旋转驱动手段,探索低杂波在现有托卡马克装置上驱动等离子体旋转的驱动机制,可以为未来的聚变堆上旋转预测提供重要参考.在东方超环托卡马克装置上,早期发现了2.45 GHz的低杂波能有效驱动等离子体旋转的现象,认为是边界旋转的改变导致芯部旋转的同电流方向的增加造成的.更高频率下4.6 GHz低杂波电流驱动可以更有效地驱动同电流方向的等离子体旋转.本论文分析在欧姆背景等离子体下,不同功率的低杂波对等离子体环向旋转的影响,研究安全因子剖面变化对环向旋转的关系,利用功率调制获得了低杂波驱动旋转实验中的环向动量输运系数变化情况,发现环向动量扩散系数(χφ)、环向动量箍缩系数(Vpinch)的数值大小趋势是从芯部向靠外的区域逐渐变大.这与低杂波驱动环向旋转时,环向旋转速度由靠外的区域向芯部传递的特性吻合.     

Observation of Runaway Electron Behaviour During Disruptions in LHCD Discharges in the HT‐7 Tokamak

Production of runaway electrons during disruptions has been observed in the HT‐7 Tokamak. The runaway current plateaus, which can carry part of the pre‐disruptive current, are observed in lower‐hybrid current drive (LHCD) limiter discharges. It is found that the runaway current can mitigate the disruptions effectively. We can use gas puffing to increase the line‐averaged density to restrain the runaway electrons and rebuild the plasmas after the disruptions. Detailed observations are presented on the runaway electrons generated following disruptions in the HT‐7 tokamak discharges. The results indicate that the magnetic oscillations play a significant role in the loss of runaway electrons in disruptions. There are two important preconditions to rebuild plasmas by runaway electrons after the disruptions. One of them are weak magnetic oscillations; another one are LHWs (lower‐hybrid waves) (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Complete stabilization of neoclassical tearing modes with lower hybrid current drive on COMPASS-D. RF teams

Lower hybrid current drive (LHCD) with modest powers ( approximately 10% of the total power input) has been used for the first time to completely stabilize performance limiting neoclassical tearing modes in many COMPASS-D tokamak discharges. The stabilizing effect in these experiments is consistent with a reduction in the free energy available in the current profile to drive tearing modes (i.e., the stability index, delta(')) resulting from favorable current gradients (from the LHCD driven current) around the rational surface.