HL-2A装置等离子体边缘的单探针快采测量

托卡马克装置等离子体边缘和刮离层(SOL)物理的实验和理论研究是目前聚变装置中等离子体的杂质含量、杂质源分布以及SOL和芯部等离子体中各种杂质输运过程研究的重要课题之一。等离子体表面相互作用导致杂质的产生和随后杂质传输以及对芯部等离子体的污染。在孔栏和偏滤器靶板表面上易产生的离子通量的电荷态和能量通过物理贱射是确定杂质释放大小的最重要因素，而化学贱射是取决于表面形成的元素、碰撞的等离子体和表面温度。杂质传输强烈地取决于刮离层等离子体的背景特征，如温度、密度、传输效率和流速。     

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。     

HL-2A等离子体垂直振荡缓解边缘局域模实验观测

在HL-2A 装置实验中，通过对水平场加入方波扰动，实现了等离子体垂直运动。当等离子体向上垂直运动时，观察到了边缘局域模(ELM)缓解现象。研究发现，等离子体向上运动过程中边缘不断形成新的闭合磁面，导致等离子体体积膨胀，进而使台基宽度增加。此外，ELM 缓解期间杂质和工作气体再循环有所增加。等离子体向上运动过程中体积膨胀、工作气体再循环及杂质增加可能是导致ELM 缓解的主要物理因素。该实验可为未来聚变实验装置ELM 的控制提供一些参考。     

第一壁泄漏杂质的分布计算

以数值计算法计算了第一壁冷却剂泄漏氦杂质在等离子体中的分布,氦分布的峰值在SOL(Scrape-ofLayer)区。当要求等离子体中心的氦浓度小于5%时,允许的最大泄漏率N_max约为0.35×10^-3Mol/s,允许的最大裂纹尺寸长约为3.1mm,宽约为0.63mm。影响杂质分布和浓度的主要因素有壁温、等离子体边缘温度、密度和SOL区的温度密度长度。壁温越低、等离子体边缘温度越低、密度越高、温度和密度长度越大,则中心杂质浓度越小,且杂质分布峰值越接近第一壁。     

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。     

HL—1M装置波加热和加料等离子体的辐射损失特性

等离子体的杂质将对等离子体的能量平衡产生很大的影响,杂质的增多将增加辐射损失功率,降低等离子体温度,使得等离子体约束性能变差。由于等离子体辐损失功率与等离子体中的杂质密度有一定的关系,我们测量到等离子体辐射损失功率和辐射功率密度分布就可以得到离子体中有关杂质的信息。     

低混杂波电流驱动下注入杂质的输运

在欧姆放电和低混杂波电流驱动条件下,应用激光吹气技术注入金属杂质,用真空紫外谱仪测量了杂质线的辐射,给出了ＨＬ－１Ｍ 装置欧姆等离子体和低混杂波电流驱动等离子体杂质输运的研究结果。用杂质输运程序ＬＢＯ进行数值模拟,得出了等离子体中杂质的扩散系数Ｄ（ｒ） 和对流速度ｖ（ｒ）。在低混杂波电流驱动条件下,等离子体杂质的输运系数相对欧姆放电等离子体杂质的输运系数减小了５０％ 左右。结果表明,在ＨＬ－１Ｍ 装置上低混杂波电流驱动等离子体相对通常欧姆等离子体杂质的约束性能明显得到了改善     

HL-1M装置等离子体的MARFE现象

在HL-1M装置上用分子束注入等离子体的气体加料方法提高了等离子体的电子密度。当线平均电子密度从 4× 10 13cm-3 上升到 7× 10 13cm-3 时 ,利用多道辐射损失测量系统测量到来自等离子体边缘的非对称辐射现象。在强场侧等离子体辐射损失功率密度大大高于弱场侧而线平均电子密度、OⅥ杂质谱线和Hα 谱线明显增加     

高性能碳材料在HL—1M边缘等离子体中的辐照实验

碳材料尤其是掺杂改性的石墨和C／C复合材料仍是面对等离子体壁材料（PFM）的首选之一。近年来,我们用热压方法研制了一系列的硼（B）、钛（Ti)、硅（Si)掺杂石墨和B4C掺杂C／C复合材料。化学溅射和氢滞留与解吸实验研究表明,一定量的B杂质能够有效地减少化学溅射产额,降低氢和甲烷的解吸温度和减少甲烷的解吸产额。然而单项的模拟实验对于检验材料的综合性能是不够的,为此,有必要将材料引入Tokamak进行材料的边缘等离子体辐照实验,以研究材料的综合性能和协同效应机制,从而为材料的研制提供第一手的数据。     

其它——DⅢ-D装置高约束等离子体大幅度ELM抑制的模拟研究

高的边缘压强梯度的H模放电可提高将来聚变反应堆的经济可行性，然而高的边缘压强梯度容易产生ELM不稳定性，它通常能把大的粒子和热负荷排到偏滤器靶板，这些ELM模限制了芯部等离子体性能和降低了偏滤器靶板的寿命。为了维持稳态的高性能等离子体，横越等离子体边界的粒子和热输运能用于粒子和杂质分布控制，因此，任何消除或者缓解大而快的ELM脉冲技术必须用另一个慢的输运过程来代替瞬时的粒子和热输运，这种技术在ITER这样的燃烧等离子体装置中是高度优先的。     

用二维模型B2．5研究HL-2A装置单／双零偏滤器放电工作区间

边缘等离子体模拟发展的动力主要来自研究偏滤器所具有的大容量排灰、排热和控制大量杂质的三大功效。随着托卡马克加热功率和密度的增加，偏滤器一般要经过线性状态，高再循环状态以及脱栏状态。     

HL－1托卡马克杂质注入实验及杂质输运特性的研究

本文给出了ＨＬ－１托卡马克在通常欧姆放电和偏压诱发Ｈ模放电条件下，脉冲注入杂质气体的实验结果以及对杂质在通常欧姆等离子体和偏压诱发Ｈ模等离子体中的输运研究结果。实验结果表明，在ＨＬ－１上偏压诱发Ｈ模等离子体中对杂质的约束性能明显优于在通常欧姆等离子体中对杂质的约束性能。杂质输运的数值模拟结果说明，无论在通常欧姆等离子体中，还是在偏压诱发Ｈ模等离子体中，杂质的输运系数都比新经典理论预计的要大得多，输运是反常的。在偏压诱发的Ｈ模等离子体中引入杂质输运“位阱”概念，能够对杂质离子约束时间长的实验现象进行很好的描述。合理地解释了在偏压杂质注入实验中杂质辐射上升时间长、衰减慢的现象。     

HL-2A装置偏滤器运行模式的探针测量

HL-2A装置是一个具有偏滤器位形的托卡马克装置，为我们开展先进偏滤器物理实验和改善主等离子体约束性能研究准备了良好的条件。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。由于离子碰撞可导致狭窄的偏滤器入口部件处杂质溅射的增强，与起源于靶板处的杂质相比，偏滤器入口处的杂质更有效地污染芯部等离子体。     

HL—1装置脉冲送气控制等离子体密度实验

本文描述HL-1装置用脉冲送气控制等离子体密度的实验。其结果表明等离子体建立后工作气体的快速注入(即边缘加料)能提高等离子体密度,改善等离子体性能。在较好地控制装置放电条件后(主要是等离子体电流,位移和杂质控制),多脉冲或长脉冲补充送气能在较宽范围内(0.8—7.0×10~(19)·m~(-3))有效地控制等离子体密度及波形,装置稳定运行区域大为扩展。最后讨论了器壁再循环对密度控制的影响和送气的加料效率。     

三乙基铟中杂质元素的ICP—AES测定

研究了基体铟对１５种杂质分析元素谱线的背景影响和光谱谱线干扰。采用基体匹配－电感耦合等离子体发射光谱法测定了三乙基铟中的１５种杂质元素。样品分析方法检出限大部分低于１μｇ／ｇ，相对标准偏差均小于２％。     

三乙基铟中杂质元素的ICP─AES测定

研究了基体铟对１５种杂质分析元素谱线的背景影响和光谱谱线干扰，采用基体匹配－电感耦合等离子体发射光谱法测定了三乙基铟中的１５种杂质元素。样品分析方法的检出限大部分低于１μｇ／ｇ，相对标准偏差均小于２％。     

HL—1装置电流上升段辐射与杂质特性

托卡马克等离子体中的杂质会影响托卡马克的放电品质及等离子体特性。许多理论和实验对杂质的产生和输运做了深入详细的研究。等离子体电流起始阶段,由于约束性能不好,会引起大量的杂质产生,辐射损失增大是杂质增加引起的直接后果。杂质辐射是等离子体辐射的主要组成部分之一,等离子体线辐射功率～Z_(eff)~6,复合辐射功率～Z_(eff)~4,轫致辐     

HL—1M边缘区径向电场对等离子体转动的影响

我们曾经用计算程序ROTATE编码对HL－1M托卡马克常规运行参烽下的主离子与杂质离子的环向转动速度和极向转动速度进行理论模拟计算和比较研究。在这个计算程序里我们挑选了3个具有代表性的等离子体转动理论模型：Hazeltine的标准新经典理论模型，Kim等人区分主离子和杂质离子的转动理论模型，Hinton等人考虑电场梯度对离子转动速度的影响，引进轨道挤压因子的推广理论模型。本文主要研究增强约束期间，出现剪切层的边缘区域内的等离子体转动。     

靶等离子体真空紫外光谱研究

本文叙述了在靶等离子体实验装置上做的真空紫外区(500—2000)光谱实验。分析和研究了等离子体光谱,杂质成分、杂质来源和等离子体喷枪的发射机制。