HL-1装置长脉冲放电的初步分析

本文初步分析了HL-1装置物理调试中获得的长脉冲放电的性质,简化模型计算结果与现有实验数据符合较好。初步判断,长脉冲放电尾部主要是逃逸电流。并提出了下一步工作的若干建议。     

HL—1装置放电中限制器上的硬X射线发射

观察了在ＨＬ－１装置放电电流上升段、坪区和下降部分由逃逸电子引起的硬Ｘ射线发射模式；硬Ｘ射线发射与破裂、ｍ＝２，３扰动、环电压尖峰、ＩＯＣ放电和超热电子辐射等的关系。给出了３００－３０８ｍｓ间硬Ｘ射线的闪烁脉冲幅度谱，最大能量为６．６ＭｅＶ。     

HL－1装置放电中限制器上的硬X射线发射

观察了在ＨＬ－１装置放电电流上升段、坪区和下降部分由逃逸电子引起的硬Ｘ射线发射模式；硬Ｘ射线发射与破裂、ｍ＝２，３扰动、环电压尖峰、ＩＯＣ放电和超热电子辐射等的关系。给出了３００－３０８ｍｓ间硬Ｘ射线的闪烁脉冲幅度谱，最大能量为６．６ＭｅＶ．     

HL—1装置逃逸电子扰动及硬X射线发射

HL-1装置逃逸电子扰动,硬X射线锯齿振荡和软X射线锯齿振荡关联,内破裂后硬X射线发射强度到其峰值的延迟时间,被解释为逃逸电子从q=1面附近输运到等离子体边缘时间。当有电子回旋共振预电离时,硬X射线显著减少;相反,电子回旋共振加热时,硬X射线明显地增加。     

大气压管板结构纳秒脉冲放电中时域X射线研究

纳秒脉冲放电能在大气压下产生高电子能量、高功率密度的低温等离子体,由于经典放电理论无法很好地解释纳秒脉冲放电中的现象,近年来以高能逃逸电子为基础的纳秒脉冲气体放电理论受到广泛关注.纳秒脉冲放电会产生高能逃逸电子,伴随产生X射线,研究X射线的特性可以间接反映高能逃逸电子的特性.本文利用纳秒脉冲电源在大气压下激励空气放电,通过金刚石光导探测器测量放电产生的X射线,研究不同电极间隙、阳极厚度下和空间不同位置测量的X射线特性.实验结果表明,在大气压下纳秒脉冲放电能产生上升沿约1 ns,脉宽约2 ns的X射线脉冲,其产生时间与纳秒脉冲电压峰值对应,经计算探测到的X射线能量约为2.3×10-3J.当增大电极间隙时,探测到的X射线能量减弱,因为增大电极间隙会减小电场强度和逃逸电子数,从而减少阳极的轫致辐射.电极间距大于50 mm后加速减弱,同时放电模式从弥散过渡到电晕.随着阳极厚度增加,阳极后方和放电腔侧面观察窗测得的X射线能量均有所减弱,在阳极后面探测的X射线能量减弱趋势更加明显,这说明X射线主要产生在阳极内表面,因此增加阳极厚度会使穿透阳极薄膜的X射线能量减少.     

简单磁镜上ECR放电硬X射线测量

本文用Nal(T1)晶体闪烁探测器在简单磁镜上测量了硬X射线波形随有关放电参数的变化和能谱,给出了实验数据处理方法、热电子的温度和能量,最后对结果进行了分析讨论。     

15～600 keV脉冲硬X射线能谱测量

介绍了基于吸收法的脉冲硬X射线能谱测量的基本原理及设计思路,完成了探测器及吸收片的选型,设计了射线准直系统,研究了散射对测量的影响,以12路PIN探测器阵列及铜、铝吸收片为测量核心部件研制了脉冲硬X射线能谱测量系统。实验测量了真空环境下“闪光二号”加速器串级二极管产生的脉冲硬X射线强度,获得了不同衰减程度的实验波形,通过解谱获得了脉冲硬X射线的能谱,光子最高能量约600 keV,平均能量约89.1 keV,与理论计算的结果比较符合。     

HL-1装置等离子体的软X射线能谱分析

本文分析了HL-1托卡马克等离子体的软X射线能谱,包括杂质谱线CrK_a,NiK_a,MoK_a辐射强度与孔拦半径a_L,环电流及充气压强P_H之间的关系。讨论了放电初始段、终了段及逃逸电子流较强的放电的软X射线能谱的特点。     

HL-2A装置SDD软X射线能谱测量结果

Measurements of soft X-ray spectra during Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH) has been achieved on HL-2A tokamak using two independent silicon drift detector (SDD) systems. Electron temperatures are derived from the measured soft X-ray energy spectra. A comparison indicates that the results measured by SDD are consistent with ECE measurements. Experimental results of soft X-ray spectra measure- ment using SDD show that the increment of electron temperature is larger at z=0 than that at z = 16.4cm chord, so, we can conclude that the energy of ECW is deposited dominantly in the core of plasma and electron temperature profile become peaked during on-axis ECRH (B_T=2.4T). The statistic survey of ECRH discharges (2.41T ≤B_T≤2.43T,1.5×10¹⁹m^-3≤n_e≤2.5≤10¹⁹m^-3,300kW≤ECRH power≤600kW) shows that plasma electron temperature rises obviously during on-axis ECRH, especially, in the core of plasma (z=0). It has been observed that the on-axis ECRH can make electron temperature increase up to 30%～80% at z=0 chord and 15%～55% at z=-16.4cm chord.     

高能脉冲X射线能谱测量

给出了高能脉冲X射线能谱测量的基本原理及实验结果.采用Monte-Carlo程序计算了高能光子在能谱仪中每个灵敏单元内的能量沉积,利用能谱仪测量了"强光Ⅰ号"加速器产生的高能脉冲X射线不同衰减程度下的强度,求解得到了具有时间分辨的高能脉冲X射线能谱,时间跨度57ns,时间步长5ns,光子的最高能量3.0MeV,平均能量1.04MeV,能量在0.2—0.9MeV之间的光子数目最多,占46.5%.也利用二极管的电压电流波形理论计算了光子的能谱,并与利用能谱仪测得的能谱进行了比较,两种方法所得结果基本一致.     

HL—1装置的硬X射线锯齿振荡

软X射线的锯齿振荡,在ST,Pulsator和TEXT等装置上已观测到;在Pulsator和PLT上已研究了硬X射线锯齿波。PLT和Pulsator观测结果为,产生的硬X射线锯齿振荡为反锯齿和内破裂的软X射线锯齿相对应。Pulsator的硬X射线锯齿和软X射线锯齿一样,这种趋势一直持继到放电结束,而硬X射线峰值发生在软X射线内破裂后大约200μs。PLT的硬X射线锯齿比软X射线锯齿延迟1至5ms。本工作目的是在内破裂后,从软、硬X射线锯齿波对比,观测硬X射线到达峰值这段延迟时间,并以此来量度逃逸电子约束时间。     

HL-1装置逃逸电流的数值模拟

本文对HL-1装置放电中的逃逸电流进行了零维数值模拟。考虑了逃逸电子的产生和损失,电子及离子的能量平衡与粒子数平衡。数值结果与实验较为符合。     

HL-1托卡马克中逃逸电子的最高能量和光致中子

本文描述我们在实验观察到每次放电结束之前或大破裂之后,强烈的高能X射线出现,同时伴随着较强的光致中子辐射。其时逃逸电子的最大能量,在考虑到回旋辐射损失及逃逸电子速度的径向分量引起的回旋半径变小等情况后经计算可达50-62MeV,光致中子的强度为2.5×10~(10)s~(-1),与JET在破裂条件下的经验定标关系大致相符。     

用电子回旋辐射谱研究电子速度分布

本文描述了HL-1托卡马克中,各放电阶段的电子回旋辐射谱的特点。文中用简单的物理模型计算了这种辐射谱。计算结果和实验的比较可以对非平衡态电子速度分布,高能电子螺距角,以及逃逸电子的空间定域,非热辐射的时间突变作出详细的解释,由此对HL-1托卡马克低密度放电条件下的逃逸行为进行了研究。     

HL-1装置放电清洗系统和实验

本文描述了HL-1装置的泰勒放电清洗系统和其清除氧、碳等轻杂质的能力。研究了水分压强的某些特性及其同充氢气压、等离子体电流(电子温度)、电子密度的关系。从而找到了HL-1装置的泰勒放电清洗最佳运行参数。     

HL-1装置硬x射线辐射剂量测量

一、引言 多年来,从事受控核聚变的研究人员相继对环形磁约束装置的硬X射线辐射做了许多深入的实验研究,因为逃逸电子是高温等离子体的必然产物,通过逃逸电子产物——硬X射线的研究,便可得知等离子体的行为。但是,装置的硬X射线辐射剂量却直接影响到周围环境及工作人员的身体健康。高能X射线通过物质时,主要以光电效应,康普顿散射和电子对效应损失能量,进入生物组织后,X射线能量在其中转移、吸收乃至最终导致组织损伤。随着实验的进展,人们对硬X射线辐射剂量日益关心。为此,1987年,我们在HL-1装置实验运行期间(近旁的电子回旋共振加热系统未投入工作),测量了装置的硬X射线辐射剂量。