HL—1M多发弹丸注入的CCD摄像触发方式的改进

多发弹丸加料是为稳态聚变堆提出的,它可以控制放电等离子体密度分布,改善约束性能和提高密度极限,是国际受控核聚变研究的重要内容之一。在实验中CCD相机可以用于研究弹丸与等离子体相互作用的许多复杂物理现象,用它拍摄弹丸在等离子体中消融云的照片是研究弹丸消融过程极其有效的手段。1999年用改进后的8发氢弹丸加料系统在水平方向上注入HL－1M等离子体,用SensiCam360LF型CCD相机在弹丸发射线连接法兰轴线上端,进行弹丸消融云的拍摄,观察弹丸的消融过程。     

HL—1M等离子体氢弹丸的消融

弹丸在等离子体中主要受电子的直接作用，在强磁场下由于电子的回旋半径远小于弹丸半径，外层被电离的粒子跟随磁力线运动。形成的消融物（H2＋H1＋H^ e)雪茄形云层其内部一般认为处于局部热力学平衡（LTE），并沿磁力线被拉长。消融过程伴随着光的发射，少量电离的原子发出可见的轫致辐射，而云内部的大部分中性原子在碰撞激活后发出可见光（Hα线辐射）。     

HL—1M弹丸加料等离子体中约束改善和MHD特性研究

在ＭＬ－１Ｍ装置实验中，多发弹丸注入在ｑ＝１磁面内区域产生了高度峰化的密度和压强分布，明显改善了等离子体约束特性。标志着弹丸注入约束改善的峰化的密度、压强分布，在出现第一个大锯齿后平化。弹丸注入后的锯齿崩溃，在密度和压强峰化因子均较高时，具有在更高密度、更高压强下才出现的类理想的特性。随着弹丸穿中 部区域的密度梯度变陆，在中心ＭＨＤ活性受到弹丸注入强烈影响，锯齿崩溃特征从完全重连型变成部分重连型，     

HL-1M弹丸云分析和安全因子初步测量

在HL－1M装置上用高速二维成像CCD相机观测了弹丸的注入和消融过程,获得了一次放电的大量高时间分辨率（曝光时间为0.1us）的多幅度多次曝光的弹丸消融云照片,并对HL－1M等离子体的q分布进行了初步测量。描述了基于消融云倾斜角观测进行q分布测量的实验布局、基本问题和结果。根据照片分析了弹丸注入效果,讨论了弹丸与等离子体相互作用的物理机制。     

HL—1M等离子体q（r）分布的初步测量

输运过程和各种不稳定性的物理机制的研究是受控热核聚变的重要课题之一。理论模型建立在假定这些过程与等离子体电流密度分布或q(r)分布相联系的基础上,然而这却是最难测量的等离子体参数之一。目前,有一些技术用于q(r)分布的测量,例如塞曼效应、法拉第旋转、非相干散射光的谱线调制、运动斯塔克效应以及磁化粒子的直接观察等。如果要运用这些技术获得更进一步的数据,就必须使用更加专门的诊断。要在HL－1M装置上进行这样的诊断目前还有一些困难。     

HL—1M装置多发弹丸加料实验观测

首次在ＨＬ－１Ｍ装置上投放使用的多发弹丸加料系统，能一次注入多达４粒Φ１．０ｍｍ的氢弹丸，弹丸速度在５００－８００ｍ．ｓ＾－１之间。弹丸注入后，得到离子体密度峰化系数ｎｃ（０）／〈ｎｃ〉＝１．８能量约束时间与喷气加料放电的相比提高３０％以上的实验结果。观察到了弹丸注入等离子体引起弹丸消融物沿磁力线流动的图像变化，电子温度分布和ＭＨＤ行为的演变过程以及新的边缘等离子体特性。     

HL—1M多发弹丸加料等离子体的特性

对ＨＬ－１Ｍ装置在一次放电中注入３－８粒氢弹丸的欧姆加热等离子体密度分布和扰动特征进行了研究。实验表明,器壁再循环对高密度的获得有重要的影响。在再循环较高的条件下连续注入３粒１．０ｍｍ弹丸,获得了加料实验的最好参数：等离子体中心密度ｎｅ（０）＝５．３×１０１３ｃｍ－３,总体储能Ｗｐ＝６．０ｋＪ,τｅ＝２６ｍｓ。用ＣＣＤ相机拍摄了弹丸消融云的照片,并对消融过程进行了简要的分析。结果证实,消融的不对称和弹丸轨迹的偏转是电子侧消融强于离子侧的结果,弹丸发射间隙及完整性对密度扰动有重要的影响。     

CCD相机成象位置的校准和q分布测量的修正

对HL－1M装置上使用的CCD相机成象的空间位置进行校准，给出径向远方景点和近方景点在瞄准平面的投影点的物长公式，并在校准的基础上修正安全因子q径向分布的测量结果。详细讨论了诊断方法的注意事项和改进方法，并提出一些当前可行的建议。     

高温等离子体中固体弹丸消融过程的研究

本文求得了弹丸消融过程的自洽解析解。结果表明:Parks的弹丸消融理论需要修正;弹丸消融速率由消融物云和表面蒸发层共同控制;入射电子通过消融物云时慢化效应并不显著;消融物离开弹丸表面时一般呈部分电离态;聚变堆条件下,弹丸表面可能会出现激波。     

等离子体中弹丸消融的探讨

本文采用弹丸消融的双区域模型,对弹丸消融过程进行了数值求解。分析Parks的模型,发现其定标律不适合于高温度、低密度的等离子体中弹丸的消融。估计了热电子能量分布函数对消融率的影响。     

HL—1装置低杂波驱动,靶丸注入,ECRH实验的杂质行为研究

本文叙述了在ＨＬ－１装置上利用真空紫外光谱测量系统，通过观测低杂波驱动，靶丸注入，ＥＣＲＨ和高密度氦放电的杂质辐射，研究杂质的行为，产生和输运等特性。     

弹丸注入对HL－1等离子体锯齿活性的影响

本文叙述了氢弹丸注入氘等离子体后锯齿活性的变化。测量表明，注入导致锯齿周期拉长或锯齿抑制。杂质聚中是锯齿活性变化的主要原因。注入改善了等离子体的能量和粒子约束性能。     

CCD摆动提高摄象机性能的研究

本文提出用摆动方法提高CCD摄象机二维空间分辨率的因素及可能达到最大分辨极限。本文还描述了自行设计的实现水平、垂直分辨率各提高一倍的悬臂型压电双晶片微摆动机构;并且详述了水平和垂直分辨率各提高一倍的信号处理方法及产生与现有制式相兼容的高清晰图像信号的再生过程,分析了提高二维清晰度的图象信号系统。