HL-2A装置等离子体可见光成像系统

为了配合HL-2A装置的工程联调和首次等离子体放电，需要一种可靠和直观的诊断手段，以确认产生了所谓的“First plasma”(初始等离子体)放电。为此我们研制了一套新的诊断系统，即等离子体可见光成像。等离子体成像是近年来发展起来的一项先进诊断手段。目前在托卡马克装置上广泛采用。     

HL-2A装置等离子体可见光成像系统的组建及其在位形识别上的应用

为了对HL-2A装置等离子体放电过程提供直观的观测，我们研制了一项新的诊断手段，即等离子体可见光成像系统(TTV)，这种诊断是近年来发展的先进诊断和测量方式，目前在国外托卡马克装置上得到了广泛的应用，而在国内托卡马克装置上则是首次采用。     

HL-2A装置的送气成像

送气成像（GPI，gas puffimaging）是国际托卡马克物理活动（ITPA，international tokamak physics activity）的主要诊断之一，已列入ITPA国际诊断数据库（IDD，international diagnostics database），这项工作涉及许多研究内容。它也是研究边缘辐射的手段之一。     

HL-2A 装置可见光诊断方法初探

等离子体H_α 径向分布的测量是等离子体实验中的重要内容。在HL- 2A 实验中, 等离子体成像系统中的CCD 图片记录了等离子体辐射信息, 特别是H_α  线辐射信息( 在相机前加H_α 滤光片) 。因为光测量是辐射的线积分, 数据的处理和分析显得十分必要的。利用等离子体可见光成像系统, 采用Abel 变换, 得到H_α  在HL- 2A 装置中的径向分布, 提供了一项可靠的测量手段。     

HL-2A装置等离子体水平位移控制

HL-2A装置是带封闭偏滤器的磁约束托卡马克实验装置，于2002年底建成并通过国家验收。2003年在各子系统准备充分和等离子体水平位移反馈控制系统投入运行后，实现了首次重复的偏滤器位形等离子体放电实验。     

HL-2A装置边缘等离子体参数测量

等离子体的杂质含量由杂质源分布以及SOL和芯部等离子体中各种杂质输运过程确定。HL-2A装置主真空室的活动马赫／雷诺协强／朗缪尔10探针阵列具有很高的时间和空间分辨能力，能够直接测量边缘等离子体参数并研究边缘扰动和相关特性。大量的实验表明：约束的改进与旋转速度的增加和边缘涨落的下降密切相关。     

HL-2A等离子体形状实时显示系统

为了研究HL-2A等离子体偏滤器位形，研制了等离子体形状实时显示系统. 采用固定位置电流丝和有限电流元的方法编写了CF编码. 采用32道同时刻采集器UA301采集等离子体周围的磁场信息，使用P4 3GHz E CPU组装的兼容计算机处理数据. 这个系统每4ms采集一次数据并存盘，每16ms重画一次等离子体边界. 放电结束后可以详细地计算等离子体边界及其磁场以及由此导出的等离子体参数. 关键词： 等离子体平衡重建 边界识别 实时显示     

HL-1和HL-1M装置等离子体可见光谱实验

总结HL-1和HL-IM装置等离子体的可见光谱实验，给出了各种放电条件下等离子体参数的可见光谱测量结果，讨论了杂质减少、加料、约束改善、等离子体旋转及边缘辐射特性等可见光谱实验结果，展望了HL2A装置上要开展的可见光谱研究内容。     

HL-2A装置等离子体反馈控制系统

由于在HL-2A装置建设时期受时间、人力和财力等多方面因素的限制，在2002年装置验收时反馈控制仅限于完成程序控制的初步功能。随着HL-2A装置工程建设的开展和装置物理实验的需要，迫切需要在程序控制的基础上，建立一套完善的等离子体放电反馈控制系统。     

HL-2A装置上一种测量等离子体位移的新方法

描述了用非对称结构的拾取线圈测量托卡马克装置等离子体位移和极向场不对称因子的方法,介绍了HL-2A装置拾取线圈的布置和位移测量的实验结果。并把用此方法测量的等离子体位移与用其他诊断方法测量的结果进行了比较。     

HL-2A先进二维硬X射线成像CCD系统设计

为HL-2A装置设计了一种二维硬X射线成像CCD系统,用它能直接测量硬X射线辐射强度的二维时空分布I(z,y,t),并能得到电子速率分布fe(v,r,t)。为获得二级加热和无感电流驱动如ECH／ECCD,LHH／LHCD,ICRH／ICCD,NBIH／NBICD的效果、波可近性、共振层位置、能量沉积范围等方面的实验研究提供重要诊断手段;也可用于内破裂、大破裂、MHD,特别是q=2附近高模的MHD行为、热电子和超热电子的输运、被捕获的高能粒子图像以及与模式波(如m=1,n=1)共振引起的鱼骨模不稳定性、辅助加料引起和诱发逃逸电子雪崩现象的实验观察与研究。     

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HL-2A装置电子回旋共振加热系统的主要指标是2MW/1s/68GHz,系统由4个单元组成,每个单元包括一只回旋管,微波传输系统,控制保护测量和冷却等子系统。通过对ECRH系统和回旋管的调试,每只管子微波输出功率500kW,脉冲宽度1s,四管并联运行时总输出功率达到1.63MW,系统使用效率高于80%。     

HL-2A等离子体边界识别的模拟研究

采用电流丝模型对HL-2A等离子体边界重建做了模拟计算。结果表明,对于孔栏位形、双零位形和下单零位形,重建的等离子体边界与平衡计算的边界能很好地吻合,最大径向距离小于8mm。     

HL-2A托卡马克送气成像研究

送气成像(gas puff imaging，GPI)是一种重要的研究边缘辐射诊断手段.分析了送气(gas puffing，GP)的原子分子过程，指出气体辐射的主要成分是Hα线，出现在边缘区域，并给出其强度和位置的表达式.介绍HL-2A托卡马克上GPI成像系统的改进和实验布置.从成像的角度获得了GP实验中氢气在等离子体空间的辐射图形，观察结果证实上述分析.在放电开始阶段，氢原子可以穿越待建立的完全等离子体区并形成长条形的辐射亮区.一般的GP加料中，CCD图片与控制信号，以及其他诊断结果相符合.在等离子体边缘区域强场侧(HFS)和弱场侧(LFS)都观察到很强的Hα线辐射. 关键词： 送气 CCD成像 Hα线     

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介绍了磁通环法测量等离子体位移的原理。通过计算由磁通环及其附近小磁探针得到的数据,给出了位移随时间变化的曲线。通过将所得到的等离子体位移的变化趋势与非对称探针和CCD相机的测量结果进行比较,验证了磁通环法测量的正确性。该测量方法已用于HL-2A等离子体位移反馈控制系统。     

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介绍了HL-2A等离子体密度反馈控制系统的设计和实现。从密度反馈控制系统的设计原理、硬件设计和软件设计几方面,论述了等离子体密度反馈系统在HL-2A装置上的实现。实验证明,该系统实现了维持稳定可靠的密度波形的要求。     

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HL-2A装置MHD不稳定性实时预测破裂系统采用了一种简单有效的方法来预测MHD不稳定性导致的等离子体大破裂。利用Mirnov线圈探测MHD信号,根据信号的振幅或频率特点设定计算方法,来预测等离子体破裂先兆,然后用激光吹气注入杂质来缓解等离子体破裂。研究结果表明,该系统能够实时预测破裂先兆,按量注入杂质后,可达到破裂缓解目的。     

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为进一步提高HL-2A装置的放电参数和优化等离子体位形，给出了三种可能的主机改造途径：保留真空室，去掉并调整真空室内部分多极场线圈的局部改造方案；保留真空室，重新布局极向场线圈的中等规模改造方案；重新设计真空室和极向场线圈系统的大规模改造方案。对三种改造方案对放电参数和位形的影响和改造工程的可行性进行了分析比较，重新设计真空室和极向场线圈系统的大规模改造方案是最佳选择。