HL-2A装置超声分子束注入初步结果

HL-2A装置是我国第一个带偏滤器的托卡马克装置，于2002年投入运行。该装置的主要参数为：R=1．65m，n=0．4m，BT=2．8T，Ip=0．48MA，带有上、下对称的封闭式偏滤器。目前，HL-2A装置运行下单零偏滤器，为下一步改进偏滤器位形进行基础性研究。带有液氮冷阱的超声分子束注入系统首次安装并运行于2004年。初步实验结果是，多脉冲分子束注入用于封闭式偏滤器功能的演示和检验；多脉冲分子束注入HL-2A等离子体引起冷脉冲和密度扰动向中心传播。     

HL—1M多脉冲分子束注入的CCD摄像

HL－1M装置实现了一种新的气体加料改善约束的方法－分子束注入（用多脉冲高速分子束注入加料）。多脉冲分子束注入加料可以控制等离子体密度分布、改善约束性能和提高密度极限。HL－1M托卡马克的多脉冲分子束注入得到了高的加料效率、改进了能量约束并维持了较高的密度峰化截面。分子束加料τE的改善和Qn 值的增加可与HL－１M装置的小弹丸注入和ASDEX的小弹丸注入结果相比拟。脉冲高速分子束是由高压氢分子气体通过拉瓦尔（Laval)喷口形成的。在实验中CCD相机可以用于研究分子束与离子体相互作用的许多复杂物理现象,用它拍摄分子束在等离子体中的辐射云照片是研究分子束辐射过程极其有效的手段。     

超声分子束注入密度和宽度对托克马克装置加料深度的影响

基于HL-2A托卡马克装置的真实磁场位形,应用大型边缘等离子体湍流模拟程序BOUT++中的子程序模块trans-neut对不同的超声分子束注入(SMBI)密度和宽度进行模拟.在SMBI过程中,保持单位时间内分子注入个数和注入速度恒定,在恒定通量情况下,通过调整注入分子束密度和宽度来研究SMBI注入深度的变化.研究结果表明:在注入密度较小、注入宽度较大时,SMBI的注入深度更深,分子和原子的分解率和电离率的时空区域较宽.分子分解局域化会抑制全局分解率的增长,而分解局域化又会引发局域分解率的加速增长,进而促进全局分解率的增长,促进效果占优导致在注入速度一定的情况下,恒定通量的分子注入发散角越小,分子注入深度越浅.     

HL—1M托卡马克脉冲超声分子束注入等离子体及杂质特性研究

文内叙述了在ＨＬ－１Ｍ托卡马克脉冲分子束注入实验中观测到的等离子体和杂质行为。分子束注入减小了杂质辐射,有效地提高了电子密度,改善了等离子体的约束性能。     

Phenomena of the Cold Pulse Propagation during Pulsed Molecular Beam Injection

As an advanced fuelling method on tokamak, molecular beam injection （MBI） has successfully been developed in HL-1M firstly and applied to HL-2A later. Many advantages such as peaked density profile and the energy confinement time increasing have been found in the MBI experiments. Some interesting phenomena have been observed in the previous MBI experiments. But up to now the mechanism of the MBI seems not very clear.     

托卡马克等离子体超声分子束加料的优化研究

对用于托卡马克等离子体加料的超声分子束系统进行了优化分析。超声分子束的特性、强度及其角分布表明它将是托卡马克等离子体加料的一种良好选择。研究了分子束的空间结构及可能的消融机理。     

HL-2A装置超声分子束注入加料效率的研究

利用多道远红外HCN激光干涉仪实时测量了等离子体中的粒子数增量,首次得到了HL-2A等离子体偏滤器位形和孔栏位形下强场侧和弱场侧SMBI的加料效率,结果与法国Tore Supra装置的SMBI加料效率的范围相一致。     

Cryogenically Cooled High-Pressure Hydrogen Cluster Jet Injection into the HL-2A Tokamak

The experimental set-up of SMBI system in HL-2A and the detail structure of the molecular beam valve with cooling trap are shown in Fig.l. The valve used for producing hydrogen cluster jet is a solenoid valve S99 with a nozzle orifice of 0.2 mm diameter. The distance between the nozzle of the valve and the edge plasma is about 1.28 m. A liquid nitrogen cryogenic trap is applied for cooling the valve body and decreasing the working gas temperature. The hydrogen cluster jet used for the experiments is in fact a free jet. For real gases, the adiabatic expansion of gas through a nozzle into vacuum results in substantial cooling in the frame of the moving gas. Atoms or molecules that interact weakly at low temperature can form clusters as a result. Attractive forces between atoms can be hydrogen bonding,     

中国环流器二号A(HL-2A)超声分子束注入最新结果

HL-2A装置电子回旋共振加热时,氘脉冲超声分子束穿越分界面,等离子体各项重要参数,包括等离子体储能、极向比压、中平面线平均密度、中心密度和温度上升,中子产额急剧增加. 超声分子束注入有可能较常规脉冲送气在台基顶部提供较强的粒子源,被认为是可供ITER替换脉冲送气的加料方法之一. HL-2A装置氢超声分子束注入的平均速度约为1.7km,与溢流(分子流)注入真空的速度测量作了比较. 关键词： 超声分子束注入 托卡马克 飞行时间法 加料     

分子束穿透托卡马克等离子体的机理

由于分子束分子密度远高于周围等离子体密度,沿托卡马克内的磁力线进入分子束区域的电子因非弹性碰撞而失去部分能量和动量,引起分子束区的电子堆积,形成静电双层,其屏蔽效应是分子束可以较深透入托卡马克等离子体的主要机制。     

The First Results of Supersonic Molecular Beam Injection in the HL-2A Tokamak

HL-2A tokamak, the first tokamak with divertor in China, has been constructed and put into operation in 2002. The main parameters are R=1.65 m, a=0.4 m, BT=2.8 T, Ip = 0. 48 MA. The divertor of HL-2A is unique, because it is characterized with a large closed divertor chamber. The device has double divertor chamber, but now it is operating with lower single null configuration to study the physics of divertor for the next step design of a divertor. Supersonic molecular beam injection （SMBI） system with LN2 cooling trap was first installed and demonstrated on the HL-2A tokamak in 2004. The first results of SMBI into HL-2A plasma are to demonstrate the function of the HL-2A divertor and to observe the cold pulse propagation during multi-pulse SMBI on HL-2A Tokamak.     

HL-1M装置超声分子束流注入过程中的团簇现象

在ＨＬ－１Ｍ装置上最近改进后的超声分子束流加料实验中,发现边缘等离子体的Ｈａ线辐射信号沿大环方向同有序变化。在超声分子束注入口附近区域,Ｈａ信号为长方形正脉冲,类似于分子束注入脉冲,而在远离注入口区域的边缘Ｈａ信号为负尖脉冲。在注入口附近区域,用静电探针测得的径向电子温度和密度在超声分子束注入期间分别下降和上升了一个数量级。ＣＣＤ相机拍摄分子束与等离子体相互作用产生的Ｈａ线辐射强度分布等实验结果表     

HL-2A装置中性束注入器钛吸附泵的设计

HL-2A装置NBI的设计参数为，注入气体为氢气、束能量60keY、束脉宽2s、两条束线切向注入、最终达到总的中性束注入功率4MW。目前，初步方案拟定为一条束线安装两个离子源，束线真空部分由一个主真空室和一个次真空室以及离子源真空室和漂移管道构成。     

The first results of divertor discharge and supersonic molecular beam injection on the HL-2A tokamak

HL-2A tokamak is the first tokamak with divertors in China. The plasma boundary and the position of the striking point on the target plates of the HL-2A closed divertor were simulated by the current filament code and they were in agreement with the diagnostic results in the divertor. Supersonic molecular beam injection (SMBI) system was first installed and tested on the HL-2A tokamak in 2004. In the present experiment low pressure SMBI fuelling on the HL-2A closed divertor was carried out. The experimental results indicate that the divertor was operated in the `linear regime' and during the period of SMB pulse injection into the HL-2A plasma the power density convected at the target plate surfaces was 0.4 times of that before or after the beam injection. It is a useful fuelling method for decreasing the heat load on the neutralizer plates of the divertor.     

补充加料过程中逃逸电子的雪崩现象

在靶丸注入和超声分子束注入等补充加料期间，虽然等离子体密度骤然增加，但用五通道碘化汞探测器阵列及碘化钠探测器在此期间均测到很强的X射线辐射，且射线峰爆发时间与靶丸注入及超声分子束注入时间对应得相当好，用二次电子发射形成雪崩型逃逸电子理论解释了实验测量结果。     

强场和弱场侧超声分子束注入对加料的影响

报道了HL-2A装置最新的实验结果,讨论并研究了超声分子束的注入位置对分子束在等离子体中的消融和穿透的影响,其中包括电离后的分子束粒子在磁场梯度作用和 E × B 漂移下的加速或减速及由此形成的冷通道效应.研究结果表明,磁场梯度和 E × B 漂移对于超声分子束的加料效果、消融和穿透有着重要的作用.强场侧注入可使电离后的电子和离子更深地进入等离子体芯部.这些研究对于更好地理解超声分子束与等离子体的相互作用和优化设计加料系统有一定作用.