HL-2A等离子体边缘极向剩余胁强的研究

首次报导了托卡马克等离子体边缘与湍流相关的极向剩余胁强剖面的测量结果。采用外中平面往复式静电探针阵列对HL-2A托卡马克边缘的极向湍流动量输运进行研究。在没有外部动量注入的欧姆放电下,剩余胁强为有限值、且其空间剖面在等离子体边缘具有明显的径向梯度,表明托卡马克等离子体边缘存在极向动量源。由动量源产生的动量主要以扩散形式向与剩余胁强相反的方向传播,最终的结果是等离子体边缘存在有限的雷诺胁强。在最后闭合磁面以内0.5~2cm区域,剩余胁强的梯度提供自发旋转的力矩,由该力矩引起的动量产生与由速度梯度引起的动量扩散共同导致了雷诺胁强出现负梯度,造成动量沉积,从而驱动极向平衡流。     

HL-1M托卡马克边缘参数和雷诺胁强的径向分布

利用多组马赫/郎缪尔探针测量了HL-1M装置刮离层和边缘静电雷诺胁强，等离子体极向旋转，径向和极向电场的径向分布，在低杂波电流驱动，超声分子束注入，多发弹丸注入和中性束注入实验中，给出了雷诺胁强和极向流的关系。结果表明，由于雷诺胁强的径向变化，托卡马克等离子体可以自发地产生剪切极向流。     

HL-1M装置边缘等离子体结构研究

描述HL-1M装置上几种典型放电中的边缘等离子体物理实验结果.利用马赫/朗缪尔6探针组、静电4探针组、20组三探针阵列研究了低杂波电流驱动、超声分子束注入、多发弹丸注入和中性束注入放电中的粒子约束性能、等离子体旋转和边缘静电雷诺胁强的变化对改善约束的影响.给出了雷诺胁强和极向相速度的关系.结果表明，雷诺胁强的径向变化可以自发产生托卡马克等离子体的剪切极向流.LHCD能使低密度放电的粒子约束增加1至2倍.弹丸注入后，粒子约束时间和极向旋转至少可增加1倍，而SMBI可使粒子约束时间增加约一个数量级并取得高性能等离子体. 关键词： 粒子约束 雷诺胁强 极向流剪切 马赫/朗缪尔6探针组     

HL-1M装置高气压分子束注入下边缘等离子体结构

在HL－1M装置的高气压分子束流注入加料实验中，利用提高注入口气源的气压来提高超声分子束流的速度和增加入射的粒子密度，从而改变了边缘电场、等离子体旋转速度和边缘静电雷诺胁强。利用马赫／郎缪尔探针组测量了HL－1M装置刮离层的边缘雷诺胁强、等离子体极向旋转、径向和极向电场的变化。实验结果表明：随着分子束流速度和粒子密度的增加，延伸了分子束流的注入深度，提高了注入速度和效率。     

HL-2A 装置的边缘参数测量

HL-2A 装置中平面边缘的等离子体特性通过磁力传动的马赫/ 雷诺协强/ 朗缪尔10 探针组进行了研究。10 探针组安装在可径向向里和向外移动, 并可绕轴旋转360^o 的传动杆上, 用于测量主等离子体边缘的温度、密度、悬浮电位、空间电位、径向和极向电场、湍流的雷诺协强、径向和极向等离子体流速及其径向分布。HL- 2A 装置的实验结果表明, 边缘等离子体扰动诱发的雷诺协强产生了边缘极向流; 雷诺协强的径向梯度驱动带状流抑制了湍流输运。     

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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。     

湍流雷诺协强及密度扰动对极向动量输运影响的实验研究

利用静电探针阵列对HL-2A边缘等离子体径向和极向速度进行了测量,获得了最后闭合磁面附近湍流的雷诺协强 以及 和 间相位差的剖面。实验表明,虽然 、 的幅值对雷诺协强的大小会有影响,但雷诺协强的变化趋势主要取决于二者相位差的变化;另一方面,欧姆放电以及不同电子回旋加热功率L模放电条件下的实验结果显示,密度扰动引起的粒子输运所带来的极向动量输运的贡献与雷诺协强项对极向动量输运的贡献是可比的。这表明在分析湍流引起的动量输运时必须考虑粒子输运的贡献。     

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通过中平面活动10探针组、往复快速扫描4探针和低杂波天线口的固定4探针测量了主等离子体边缘的温度、密度、悬浮电位、径向和极向电场、雷诺协强、径向和极向等离子体流速及其径向分布。用偏滤器靶板上的14组嵌入式静电3探针阵列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。比较了在孔栏位形和偏滤器位形下边缘等离子体特性的差异,特别是两种位形下边缘温度和密度衰减长度的变化。分析了在多脉冲超声分子束加料和低杂波注入条件下的边界等离子体特性,以及雷诺协强的径向梯度与极向流和径向电场梯度与湍流损失的相互关系。     

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利用静电探针阵列对HL-2A边缘等离子体径向和极向速度进行了测量,获得了最后闭合磁面附近湍流的雷诺协强〈(v)r(v)θ〉以及(v)r和(v)θ间相位差的剖面.实验表明,虽然(v)r、(v)θ的幅值对雷诺协强的大小会有影响,但雷诺协强的变化趋势主要取决于二者相位差的变化;另一方面,欧姆放电以及不同电子回旋加热功率L模放电条件下的实验结果显示,密度扰动引起的粒子输运所带来的极向动量输运的贡献与雷诺协强项对极向动量输运的贡献是可比的.这表明在分析湍流引起的动量输运时必须考虑粒子输运的贡献.     

偏压电极对KT-5C装置等离子体边缘的影响

通过电极偏压来控制KT 5C装置边缘区等离子体的径向电场 ,发现在正偏压作用下 ,径向电场剖面由小的负阱状变成明显的山包结构 ,从而形成一个加强的E×B剪切层。剪切层附近的等离子体参数变陡 ,不仅等离子体极向流速度大大增加 ,而且其方向也由沿电子逆磁漂移方向改变为离子的逆磁漂移方向。这些变化导致等离子体边界横向输运被抑制、整体约束得到改善     

KT—5C边缘等离子体湍流性质的实验研究

利用四探针方法系统地研究了ＫＴ－５Ｃ托卡马克边缘等离子体的湍流性质。实验结果指出，在限制器内０．５ｃｍ处，有一自然产生的径向电场剪切层，由Ｅｒ×Ｂ引起的等离子体整体的极向旋转在剪切层外沿着离子逆磁漂移方向，而在剪切层内则是沿着电子逆漂移方向的。     

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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。     

HT-7超导托卡马克边缘涨落谱特征及湍流输运研究

用郎缪尔三探针对HT-7超导托卡马克边缘等离子体涨落进行了高时空分辩测量.给出了欧姆放电下涨落幅度的径向分布、谱特征及传播特性.实验观察表明,在由E_r×B确定的极向旋转速度剪切层附近,等离子体电位、电子温度和电子密度的相对涨落水平和两两间的相干系数均有明显下降,其极向互相关函数亦减小,这说明剪切层对涨落具有去相关作用.由涨落驱动的径向局域粒子输运通量Γ_tur测量显示出湍动输运具有时间上的阵发特性。将悬浮电位涨落φ_f2的自动率谱P_{( 关键词： 托卡马克 边界涨落 湍流输运}     

HT-7超导托卡马克边界等离子体参量及其涨落的实验研究

利用径向可移动朗缪尔三探针和马赫探针对HT-7超导托卡马克边界等离子体参量及其涨落进行了空时空分辨测量.给出了欧姆放电及其与低杂波电流驱动共同作用下边界等离子体电位φ_p、电子温度T_e和电子密度n_e及其涨落的径向分布.实验表明,在限制器附近,存在一由E_r×B确定的极向旋转速度剪切层.在剪切层内,T_e和n_e分布较陡,且φ_p,T_e和n_e的相对涨落水平下降明显.这说明剪切层对边界区的等离子体涨落具有抑制作用.低杂波驱动使径向电场梯度变陡,从而使剪切程度加深但对剪切层宽度无影响.此外,测量表明等离子体环向速度马赫数M_φ存在径向梯度.环向流的这种径向梯度可能是形成径向电场所需的平均极向流的一种重要驱动源 关键词： 托卡马克 边界涨落 低杂波驱动     

在HT-7托卡马克上密度扫描实验中的边界湍流和输运

在HT-7托卡马克上密度扫描实验中使用一个快速扫描气动朗缪尔探针来研究边界湍流和输运。随着中心弦平均等离子体密度的增加，在等离子体边界观察到径向电场剪切增强，径向电场的增强能够解释边界输运的减小和全局粒子约束的改善。粒子约束时间的增加和垂直扩散系数的减小证明粒子输运降低了。在等离子体边界区域发现电离和辐射驱动湍流的特征，表明电离和辐射在湍流驱动过程中具有重要性。     

HL-2A装置边缘等离子体的实验观测

HL-2A装置边缘等离子体在中平面的特性是通过可移动的探针组、快速扫描气动4探针和LHW天线边缘的固定4探针进行研究的。用于测量主等离子体边缘的温度、密度、悬浮电位、空间电位、径向和极向电场、雷诺协强、径向和极向等离子体流速及其径向分布。偏滤器靶板上的14组嵌入式静电3探针阵列用于测量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。     

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。     

超强激光在均匀等离子体中的背向拉曼散射放大机制

使用等离子体背向受激拉曼散射对激光进行放大时,等离子体的密度、温度和长度都会对激光的放大效果产生影响.为了探究等离子体密度对结果的影响,本文使用一维粒子模拟程序模拟了波长为800 nm的泵浦激光入射到均匀等离子体中,等离子体密度和泵浦光光强对散射光光谱的影响.模拟结果表明,等离子体密度降低会导致散射光的波长变短,而泵浦光的光强在一定范围内降低会增加散射光中背向散射光的比例.通过分析散射光的光强和等离子体的密度,发现前向拉曼散射是等离子体密度变化的原因.模拟结果对等离子体背向受激拉曼散射放大的实验研究具有重要的指导意义.     

HL-1M边缘等离子体静电湍流扰动

对HL－1M边缘等离子体静电湍流扰动进行了初步的实验研究。获得了扰动的基本特征量，估计了低杂波引起的径向粒子流的变化。在加低杂波（2．45GHz)前、后，电子密度扰动和极向电场扰动的幅度及其关联性变化不大。虽然低杂波部分抑制了静电湍流，但在数量上不能解释粒子约束改善的实验结果。     

介质表面附近微波大气击穿的理论研究

将麦克斯韦方程组和简化等离子体方程耦合求解, 对介质表面附近大气击穿形成等离子体的过程进行了理论研究. 分别使用一维、二维模型对等离子体的形成过程及等离子体对电磁波的反射、吸收过程进行了模拟研究. 一维计算结果发现在n_e = 0, j = 0两种边界条件下, 虽然形成的等离子体密度分布相差较大, 但二者得到的微波反射、吸收、透射波形彼此相差不大. 初始电子数密度厚度为20 mm的条件下, 得到界面附近的等离子体密度大于5 mm厚度的情况. 二维计算结果发现, 由于TE10模在波导中心位置处的微波电场最强, 电子碰撞电离首先在中心位置处形成等离子体, 当等离子体密度达到一定值(临界密度附近)时, 波导中心介质表面处微波场强减小, 等离子体区域沿着介质表面向两侧移动. TE10模在波导边缘处微波电场强度小于击穿阈值, 因此等离子体区域不可能移动到波导边缘附近.