HL-2A充气弹丸注入初步实验结果

介绍了充气夹心弹丸的基本结构、制作工艺和充气弹丸注入器的基本构成以及在HL-2A等离子体中注入的初步实验结果。实验中采用以聚苯乙烯为主的空心微球为载体,直径～0.76mm,壳体厚度～20μm,充满～1.5MPa的氘气的充气弹丸。实验结果表明,充气弹丸注入速度～200m·s^-1,注入深度～12cm,加料效率～60%。     

HL-2A充气弹丸注入加料的数值模拟研究

为了提高HL-2A等离子体中弹丸加料深度和加料效率,研制了新型充气弹丸注入加料方法.忽略充气弹丸非加料包层的烧蚀过程,在HL-2A托卡马克位形下,应用Trans-neut程序对沉积在径向归一化磁通ψ=0.9位置处的充气弹丸输运特性及其与本底等离子体自洽的相互作用过程进行了二维数值模拟研究,给出了加料粒子和本底等离子体剖...     

HL-2A装置边缘扰动特性的研究

HL-2A装置边缘等离子体的扰动特性是通过中平面往复快速扫描气动6探针组来进行研究的。它在一次放电中能测量边缘等离子体参数的时空分布及其涨落量，以及静电涨落驱动的粒子通量和热通量在径向的变化。分析了在多发弹丸注入（MPI）、多脉冲超声分予束注入（SMBI）和电子回旋加热（ECRH）条件下的边界等离子体特性，研究边缘参数的涨落和相关特性。     

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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。     

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。     

HL-1M装置弹丸加料等离子体中的蛇形振荡

在弹丸注入实验中，人们观测到穿透至q=1面以内的弹丸能在等离子体芯部激发出蛇形振荡。蛇形振荡是由一个局域的高密度区域在等离子体芯部旋转而反映在软X射线、密度信号上的一种振荡现象。在JET，ASDEX，Tore Supra等装置上都观测到了弹丸注入条件下的蛇形振荡现象。     

HL-1M装置弹丸和分子束加料的粒子输运研究

研究了IL-1M装置上弹丸和分子束加料的粒子输运。在研究粒子输运时拟合了粒子源分布,利用调制送气模型研究了分子束送气时的粒子输运。由弹丸注入后较长时间内密度的自然衰减研究了粒子输运,给出了一种简单的研究弹丸注入后粒子输运的方法。计算表明,分子束和弹丸注入改善了等离子体的粒子输运特性。将计算结果与实验测量进行了比较。     

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为在更高参数运行的HL-2A装置上实现等离子体芯部加料,设计了一套基于G-M循环制冷机的25管弹丸注入系统。描述了该系统的构成、工程参数,给出了系统的结构设计,并对各组成部件进行热力分析计算。对枪管温度梯度的建立及控制、弹丸注入方式等进行了讨论。     

HL-1M弹丸加料等离子体中的蛇形振荡

根据PIN光二极管阵列探测器所探测到的1～10keV能量范围的软X射线辐射扰动．研究了HL-1M装置等离子体中在多发弹丸注入条件下产生的蛇形振荡不稳定性特性,对其机制进行了仔细讨论。实验表明,在中等密度欧姆放电中。高速弹丸注人能直接在等离子体芯部激发出蛇形振荡。对于较高密度的放电,在弹丸加料等离子体的后续演变中经常观测到锯齿稳定化结束时诱发出的准稳态大幅度蛇形振荡。     

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-2A装置孔栏位形下激光吹气注入杂质的初步实验结果

在聚变堆条件下，等离子体中杂质将严重影响燃料的浓度，并产生大量的功率损失而倍受关注。普遍用于托卡马克等离子体杂质输运研究的方法是瞬态扰动法，主要以主动注入杂质源来研究杂质的扩散和对流过程。短脉冲型的杂质注入一般可采用快过程的压电阀和激光吹气两种方式，而激光吹气方法是一种不容置疑的最好的杂质输运研究方法，因为杂质的注入时间和注入量都可以得到很好的控制，几乎能研究任何状态的等离子体杂质输运过程并对等离子体参数的扰动最小。杂质输运信息可通过探测杂质离子的辐射来得到，这些辐射主要包括由光谱仪测量的线辐射信号和由软X射线成像技术得到的软X射线辐射信号，通过这些测量可带出杂质分布的空间和时间演化的信息，再利用数值模拟计算编码，重建实验数据，从而得到杂质输运的扩散系数D、对流速度V和约束时间等。     

托卡马克实验与工程——HL-2A装置上芯部弹丸加料中的电子热输运研究

从80年代中期开始，在许多聚变装置上观察到了用弹丸注入改善的等离子体能量约束。在JET和一些大型托卡马克上实现了弹丸增强约束模（PEP）。PEP模的机制也已在理论上做了分析。分析表明，有多种机制在减小反常输运中起作用，而这些机制的作用依赖于实验的条件。本文将报道在HL-2A装置上无辅助加热条件下的弹丸加料实验结果。该工作的着重点是研究在中心加料欧姆放电中的电子热输运。     

HL-2A装置上超声分子束注入触发L-H转换的实验研究

利用具有定向速度的超声分子束注入技术,研究了HL-2A装置在较低加热功率条件下实现L-H转换的等离子体放电特征,从边缘密度分布的差异比较分析了普通送气和超声分子束注入对L-H转换的影响.实验结果表明,HL-2A装置上采用超声分子束注入可直接触发L-H转换,明显降低L-H转换功率.通过对大量实验数据的分析和整理发现,利用超声分子束注入实现L-H转换的最低加热功率,比同等条件下采用普通送气实现L-H转换的最低加热功率减少约10％.     

弹丸实验中的粒子约束特性分析

多年来，许多托卡马克装置都在进行着氢弹丸和氘弹丸的注入实验研究，其主要目的在于探索用弹丸注入方法对将来聚变反应堆实验再加料的可行性。因为弹丸加料与气体加料相比具有使大部分加料粒子能沉积在等离子体芯部的明显优点。芯部加料可以产生更峰化的密度剖面和更高的聚变反应率，能改善能量和粒子约束特性。在JT－60，Alcator-C以及ASDEX等装置的弹丸实验中，在等离子体中心区域均获得了高度峰化的密度和压强分布，使等离子体的约束性能获得改善。     

HL-2A装置LHCD实验的控制

为了研究非感应方式等离子体电流的产生，在HL-2A装置上开展了低杂波电流驱动实验，并对LHCD实验进行了微机控制。在2004年的实验中准确无误地将微波投入了装置，实现了对整个LHCD系统运行状态的监控和系统保护。在等离子体破裂时，控制系统会立即切断微波对装置的投入。     

HL-2A装置弹丸加料系统中制丸过程自动化的实现

在以往的HL-2A装置弹丸加料物理实验中，固态弹丸的生成一直都是由操作人员就地手动调节相关的设备来完成的。这样就使得制丸过程不尽相同，丸料的形状，大小、强度以及与枪管壁的黏附程度等都会有所不同。另外每次制丸都需要有专门的技术人员在装置放电间隙进行实地的操作，这样就消耗了大量的人力也增加了安全隐患。所以设计开发一个具有实时、简便、可靠和易于维护等特点的控制软件对制丸过程进行远程控制是非常必要的。     

HL-2A装置主机真空性能的改善

HL-2A装置真空室内部件数目繁多，容器本体上的密封部位多达几百个，特别是真空室内多极场线圈真空套从真空室的预装阶段开始，经常会出现一些漏气问题，此问题在原ASDEX运行时就是一个棘手的问题，已进行了多次修补。大部分漏点均发生在厚度仅为约0．2mm的波纹管上，无法采用氩弧焊接，所有这些漏点的修补均采用无铅焊料通过钎焊工艺完成。     

中国环流器2号A托卡马克弹丸注入放电中空电流与反磁剪切位形

具备弱剪切或负磁剪切和内部输运势垒的托卡马克运行方式被认为是提高聚变性能的最有前途的方法.中空电流密度剖面与反磁剪切位形是改进堆芯约束和形成内部输运垒的关键条件之一.在中国环流器2号A(HL-2A)弹丸注入实验中,成功地实现了维持时间约为100 ms的中空电流放电.伴随着中空电流剖面的形成,同时形成了反磁剪切位形.由于...