基于EAST束发射光谱的中性束衰减特征研究

中性束注入(NBI)是托卡马克装置重要的辅助加热与电流驱动手段,中性原子的离化是决定中性束的加热(能量和粒子沉积剖面)和电流驱动效率的关键环节。通常情况下,利用背景等离子体参数与中性束参数模拟计算快的中性粒子与等离子体的离化,即中性束沉积过程,进而分析托卡马克中性束加热和电流驱动效果。束发射光谱是高能中性粒子注入等离子体后,与等离子体的电子、离子发生碰撞激发,中性粒子退激发过程中产生的一系列特征谱线,其束发射光谱强度受等离子体密度、温度、束能量、束密度等因素影响,可以利用束发射光谱强度变化研究中性束的衰减特性。在EAST托卡马克上通过实验测量中性束粒子与等离子体碰撞激发的光谱强度,分析得到了中性束在不同等离子体密度以及不同中性束能量下的衰减特性,并采用主动束光谱仿真与数值分析软件(SOS)进行了相应的模拟计算,研究表明实验测量与模拟计算结果两者具有较好的一致性,这验证了通过实验测量束发射光谱获取中性束衰减特征的可行性。     

准分子激光蒸发YBa2Cu,sub>3C7-x靶产生等离子体的膨胀过程研究

对XeCl准分子激光蒸发YBa2Cu3O7-x陶瓷靶产生的等离子体进行了实验和理论研究.利用发射光谱,分辨出等离子体内的各种粒子.并对各种粒子进行了飞行时间谱测量.在实验的基础上,建立了一个等离子体的膨胀模型.计算结果与实验符合较好.     

HL-1M装置等离子体约束时间

强调了托卡马克等离子体的约束时间是等离子体粒子损失或热能损失的特征时间,评述了有关物理概念和实验现象分析了方面的问题,并应用于HL－1M装置等离子体。     

碰撞等离子体中电中性条件对单探针测量的约束

在碰撞等离子体中使用单探针测量系统测得的伏安特性曲线会发生畸变. 实验中分别测量了非碰撞条件下(20 Pa)和碰撞条件下(400 Pa)氩气(Ar)电感耦合等离子体的单探针伏安特性曲线, 并进一步通过在400 Pa下测量不同位置处的单探针伏安特性曲线和引入干扰电极调节整体电中性约束的程度的方法来分析研究曲线的畸变现象. 结果表明碰撞等离子体中整体电中性约束条件会对非碰撞探针测量系统进行约束, 并通过理论分析和实验证明:在单探针测量过程中, 以真空室壁为电位参考点, 等离子体将通过改变自身等离子体电位来满足整体电中性的要求, 此时, 单探针测得的伏安特性曲线就不是理论上的单探针的鞘层伏安特性.     

准分子激光蒸发YBa_2Cu_3C(7-x)靶产生等离子体的膨胀过程研究

对XeCl准分子激光蒸发YBa_2Cu_3O_(7-x)陶瓷靶产生的等离子体进行了实验和理论研究.利用发射光谱,分辨出等离子体内的各种粒子.并对各种粒子进行了飞行时间谱测量.在实验的基础上,建立了一个等离子体的膨胀模型.计算结果与实验符合较好.     

低杂波控制电流分布与改善约束研究

在HT-7超导托卡马克装置上利用低杂波电流驱动有效地控制了等离子体电流分布,并使等离子体约束性能改善。数值模拟与硬X射线测量结果均表明,低杂波的发射功率谱、纵场和等离子体密度对改变等离子体电流分布有明显的影响。在优化低杂波电流驱动实验参数的条件下,等离子体密度、温度分布发生了理想的变化。在电子和离子温度分布上出现了内部输运垒,同时等离子体的能量约束时间和粒子约束时间均有提高。     

托卡马克超声分子束加料

中国环流器新一号（托卡马克）装置采用新的等离子体加料方法———超声分子束注入．由于粒子注入深化,形成电子密度的峰化和密度极限提高．欧姆加热等离子体的能量约束时间的线性范围增长到ｎｅ＝４×１０１９ｍ－３．实验结果表明,超声分子束注入是一种高效和有利改善约束的气体加料方法．     

HL-lM装置杂质粒子输运与约束特性

在HL-lM装置上利用激光吹气技术,在等离子体边缘瞬态注入少量Al杂质粒子,通过对真空紫外光谱和软X射线区的杂质辐射测量,分别研究了欧姆等离子体和低杂波电流驱动等离子体两种情况下,Al杂质粒子输运与约束特性。结果表明：在欧姆等离子体和低杂波电流驱动等离子体两种情况下,等离子体中心区,在没有MHD锯齿震荡和有MHD锯齿震荡非锯齿破裂期间,杂质粒子输运基本上受新经典规律支配;在有MHD锯齿震荡锯齿破裂期间,杂质粒子输运受MHD不稳定性支配,但其时间很短(通常小于300μs),所以在这种情况下,杂质粒子输运的平均效应比新经典值稍大。而约束区杂质粒子输运则比新经典的值大很多,是反常的。在一定条件下低混杂波电流驱动可以改善等离子体粒子约束。     

激光等离子体在螺线管发散磁场中的特性研究

激光烧蚀等离子体(LAP)可用作粒子加速器和离子注入器中使用的离子源。相较于其它离子源,激光离子源在流强上具有优势,但由于产生的离子束脉冲时间短,限制了其在加速器中的广泛应用。实验中通过对激光等离子体扩散区域引入螺线管磁场进行约束,实现了对激光等离子体脉冲时间结构的调制。为了研究螺线管磁场对LAP的影响,实验使用了不同的激光能量(1~8 J)来生产具有不同初始条件的激光等离子体,并应用了不同的磁场强度来约束激光等离子体。在螺线管边缘场,通过可移动的法拉第筒(FC)对激光等离子体的横向分布进行测量。对于不同初始状态的等离子体,随着磁场的增加,其离子脉冲的主要参数(脉冲总电荷量、峰值流强、脉宽)均呈现先上升后逐渐饱和的变化趋势。另外,在没有磁场的条件下,在所测量位置处,等离子体的横向呈均匀分布;而在磁场约束的条件下,等离子体明显向轴线聚集。以上实验结果对进一步了解磁约束激光等离子体的特性具有重要意义。     

低杂波驱动电流改善等离子体约束的光谱测量

在ＨＴ－６Ｂ托卡马克低杂波驱动电流（ＬＨＣＤ）的同时，等离子体的粒子及能量约束也随之发生改善。我们从空间多道Ｈα线的测量推算出ＬＨＣＤ可将等离子体粒子约束时间提高１－５倍，介绍了我们的分析过程，ＨＴ－６Ｂ上的Ｈα线测量还表明粒子约束的改善程度与低杂波（ＬＨＷ）的注入功率无明显依赖关系；改善粒子约束的发生与超热电子的产生相对应，通过观察边界层ＯＩＩ两条不同激发电位的谱线强度比的变化，发现等离子体在约束改善的同时，具有边界电子温度梯度增大的类Ｈ模现象。 关键词：     

单成分等离子体的平衡与动力学

通常的等离子体是以正离子和电子为主体组成的系统,正、负电荷基本相等,总体上是一个准中性的系统.单成分等离子体则是指所有粒子具有相同电荷符号的粒子系统.单成分等离子体有很多特殊的物理性质,并且与高流强加速器、自由电子激光器等实验装置有密切关系. 约束问题是研究通常等离子体时首先遇到的一个难题,而单成分等离子体却有很好的约束性能.原则上,单成分等离子体可实现长时间的约束,在实验室中约束数小时是不难做到的.单成分等离子体易于约束的原因如下:带电粒子在磁场中的角动量与粒子的位置有关,总角动量守恒意味着对粒子的位置有一…     

用光谱方法研究HL－1装置的不同约束模式

在Ｈ模式和高密度模式（ＨＤＭ）下，用光谱方法研究了ＨＬ－１等离子体的约束状况。实验表明，在这两种模式下粒子约束时间都有明显改善．     

HL-1装置辐射和粒子损失功率测量

一、前言在等离子体中,由于杂质的存在,产生很强的线辐射、轫致辐射和复合辐射,电荷交换产生的中性粒子由于不受磁场约束而逃逸出等离子体。本文叙述用高增益、快响应的钽酸锂热电探测器对HL-1装置等离子体辐射和电荷交换粒子损失功率的测量。二、测量方法实验中采用了KT-3130钽酸锂(LiTaO_3)热电探测器和KTH-103前置放大器。LiTaO_3     

HL—1装置边缘参量的光谱学研究

用光谱学方法测量了HL-1托卡马克等离子体中性氢原子密度n_0的时空分布,氢原子流入通量Г_0。粒子约束时间τ_p及再循环系数R等,测得n_0约为10~9—10~(11)cm~(-3),Г_0为10~(15)—10~(16)cm~(-2)·s~(-1),τ_p为几毫秒到几十毫秒,R≈0.8。根据多次放电实验数据得到了有关的定标关系。实验表明,孔栏半径的大小对氢原子流入通量及粒子约束时间都有显著影响。孔栏在粒子再循环方面起主要作用。     

HL—1装置等离子体粒子平衡的光谱研究

本文描述HL-1装置器壁碳化,观察了碳化前后氢的约束时间和再循环现象,同时还观察了加抽气孔栏条件下粒子约束时间和再循环的变化。实验表明,碳化后氢的再循环增大,使用抽气孔栏可以控制壁附近边缘等离子体的粒子密度,粒子约束时间比不用抽气孔栏增大17.7％,再循环系数减小13.2％。     

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     

局域环境中微波等离子体电子密度诊断实验研究

为了研究局域真空环境中微波等离子体喷流电子数密度的分布规律及其影响因素,利用发射/郎缪尔探针测量等离子体的空间电位,再测量等离子体的电流-电压特性曲线,根据空间电位测量结果,在等离子体的电流-电压特性曲线上能准确地获取饱和电流,从而处理出电子数密度.最后的诊断实验表明：在有约束边界条件下,微波等离子体发生器以60 W以下的微波功率击穿流量范围是21—105 mg/s的氩气时,所产生的喷流中电子数密度分布在8.8×10¹⁴—7.53×10¹⁶/m^{3关键词： 等离子体诊断技术 等离子体基本过程 等离子体基本特性}     

GBH-1单匝二倍压回路放电的短路技术

在快收缩等离子体物理实验装置中,储能电容器通过起动开关、传输电缆和集电板对负载线圈脉冲放电.由于在这样的脉冲回路中, ,所以负载内的电流是衰减振荡的.这一振荡过程使等离子体的平衡和稳定受到不利影响.为了减少这种影响,往往采用箝位电路即短路回路,使负载内的电流由振荡的变成单向的,从而延长等离子体的约束时间,提高等离子体的电子温度. 进行单匝二倍压回路短路实验.是为了研究GBH-1高比压环形等离子体物理实验装置上使用场畸变短路开关的可行性.实验结果证明,二倍压短路回路可获得较长的衰减时间(～100μs)和较小的纹波系数(～15…     

HL—1装置边缘扰动谱的初步分析

一、引言目前许多实验都已证实托卡马克边缘扰动对等离子体的反常输运有重要的影响,由于扰动而产生的反常粒子输运流大约在玻(王母)扩散量级,而且,边缘扰动的大小、湍流频谱和波数谱的宽度对约束时间的影响很大。用探针对边缘等离子体进行湍流扰动分析已在许多托卡马克实验中进行过,用静电探针得到的电子密度扰动n和悬浮电位扰动,可以估计出扰动产生的粒子输运通量。本文主要给出了一套静电探针系统及其数据获取和频谱分析方法,     

用光谱方法研究HL—1装置的不同约束模式

在Ｈ模式和高密度模式下，用光谱研究了ＨＬ－１等离子体的约束状况，实验表明，在这两种模式下粒子约束时间都有明显改善。