HL—1M装置边缘等离子体特性研究

边缘和芯部等离子体的同时控制对优化托卡马克等离子体性能是重要的。边缘等离子体密度、温度和空间电位等通常采用朗缪尔静电探针测量,而旋转速度可用马赫探针测量。好的加料技术对于获得高性能等离子 体也很重要。在HL－1M装置上已开展了8发弹丸注入和分子束注入（MBI）加料实验,它能使等离子体产生中空的温度和电流密度分布,并容易获得高密度和良好的约束。本文主要介绍在低杂波电流驱动（LHCD）、多发弹丸注入和MBI三种典型放电中边缘等离子体参数的测量结果。     

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。     

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。     

HL—1M等离子体加料密度特性

等离子体加料和密度控制是磁约束核聚变基本研究内容之一。HL－1M实验装置用8发PI系统与SMBI和GP组成联合加料系统,以它们相互配合进行了一系列放电实验,取得了丰硕的成果,本文就等离子体电子密度、改善约束特性与燃料粒子注入深度、放电装置器壁再循环的关系等结果作一介绍。     

HL—1M装置内壁锂涂覆实验

Li是原子序数最小的金属元素,具有非常活泼的化学活性,是最有希望的第一壁材料。TFTR装置经过锂化后提高了等离子体存储能量、中心离子温度和密度的峰化以及聚变反应速率,表明了原位锂化的巨大优越性。原位硅化已成为HL－1M装置常规壁处理手段,与此同时,HL－1M装置也正在探索先进的锂化工艺技术。本文介绍了HL－1M装置锂化技术的进展、锂化效果和锂化后的内壁状态以及目前锂化技术的不足。     

HL—1M等离子体氢弹丸的消融

弹丸在等离子体中主要受电子的直接作用，在强磁场下由于电子的回旋半径远小于弹丸半径，外层被电离的粒子跟随磁力线运动。形成的消融物（H2＋H1＋H^ e)雪茄形云层其内部一般认为处于局部热力学平衡（LTE），并沿磁力线被拉长。消融过程伴随着光的发射，少量电离的原子发出可见的轫致辐射，而云内部的大部分中性原子在碰撞激活后发出可见光（Hα线辐射）。     

HL—1M装置杂质VUV辐射及Te观测

本文介绍了ＨＬ－１Ｍ装置等离子体杂质真空紫外辐射观测的初步结果。用类Ｌｉ离子谱线强度比法估计出Ｔｅ≈４００ｅＶ。镀膜后遥ＣＥＭ探测器的灵敏度提高。杂质对装置放电有重要影响。     

HL—1M装置等离子体电子温度测量

在ＨＬ－１Ｍ装置上用红宝石激光９０ｏ汤姆逊散射对等离子体电子温度进行了测量,建立了激光测量等离子体电子温度的数学模型。开发了用于数据采集和处理的程序,并对实验结果进行了初步讨论和误差分析。     

HL—1M等离子体的复合锯齿振荡

用软X射线二极管阵列可以很容易地探测到在等离子体内部形成的软X射线辐射扰动的锯齿振荡波形,根据观测到的锯齿振荡的某些特征可以定性地确定等离子体芯部的磁场位形。在托卡马克等离子体加热过程中,电子加热和电流穿透使得电流分布不断峰化、中心磁轴附近的安全因子下降,当中心安全因子q(0)＜1时在q=1磁面附近形成磁岛,磁岛的增长和重联构成了一个完整的锯齿振荡波形。由于电流分布的峰化而形成的振荡被称为单锯齿振荡,振荡的周期和幅度具有单一的特性,尽管它们会随着放电条件的改变而变化,但振荡的单一性保持不变,破裂位于中心磁轴位置。在特定的条件下,当等离子体电流变成中空分布而且在等离子体内部出现两个q=1磁面时,复合锯齿取代常规的单锯齿,它们或者有规则地连续出现,或者间或地出现在单锯齿之间,这取决于中空电流分布的维持程度。我们在HL－1M装置上通过测量软X坶辐射扰动观测到等离子体的复合锯齿振荡。本文叙述的就是在离轴电子回旋共振加热期间所观测到的复合锯齿振荡及其产生的条件,并对锯齿产生的可能的机制作了定性的描述。     

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。     

HL—1M等离子体q（r）分布的初步测量

输运过程和各种不稳定性的物理机制的研究是受控热核聚变的重要课题之一。理论模型建立在假定这些过程与等离子体电流密度分布或q(r)分布相联系的基础上,然而这却是最难测量的等离子体参数之一。目前,有一些技术用于q(r)分布的测量,例如塞曼效应、法拉第旋转、非相干散射光的谱线调制、运动斯塔克效应以及磁化粒子的直接观察等。如果要运用这些技术获得更进一步的数据,就必须使用更加专门的诊断。要在HL－1M装置上进行这样的诊断目前还有一些困难。     

HL—1M装置等离子体中类锯齿电子密度振荡

在欧姆放电和低杂波电流驱动（ＬＨＣＤ）及激光吹气注入杂质的联合实验中,首次在ＨＬ－１Ｍ 装置上观测到了与软Ｘ射线对应得非常好的锯齿型密度振荡。这种类锯齿型的密度振荡存在于低杂波电流驱动与激光吹气等离子体中。分析表明,该锯齿不是通常的ｑ ＝ １ 有理面上的锯齿,而是在低杂波与杂质共同作用下产生的类锯齿型的密度振荡。一种可能的机制是低杂波电流驱动下杂质的中心积累及崩塌引起的扰动磁场导致了快电子的损失,从而使得密度发生振荡     

HL—1M托卡马克等离子体Hα观测

等离子体参烽的提高及约束改善是受控核聚变主要的研究课题之一。对于工作气体为氢和氘的等离子体,对Hα／Dα辐射的观测十分重要。氢原子由一个原子核和一个电子,在可见光范围,巴尔末线系Hα656．28nm辐射是最强的光,激发能E＝12．09eV,跃迁2p·^2p0-3d·^2D,一个光子能量hv=3.03×10^-19W。电离能E∞=13.6eV。HL－1等离子体参数为R＝102cm,α＝17-26cm,电子温度Te=0.3-1.5keV,电子密度ne-10^19m^-3,可认为光性薄,采用日冕模型,经钨带灯标定,Hα辐射强度可写为：     

HL—1M弹丸加料等离子体中约束改善和MHD特性研究

在ＭＬ－１Ｍ装置实验中，多发弹丸注入在ｑ＝１磁面内区域产生了高度峰化的密度和压强分布，明显改善了等离子体约束特性。标志着弹丸注入约束改善的峰化的密度、压强分布，在出现第一个大锯齿后平化。弹丸注入后的锯齿崩溃，在密度和压强峰化因子均较高时，具有在更高密度、更高压强下才出现的类理想的特性。随着弹丸穿中 部区域的密度梯度变陆，在中心ＭＨＤ活性受到弹丸注入强烈影响，锯齿崩溃特征从完全重连型变成部分重连型，     

HL—1M装置的真空进展

总结了１９９４ 至１９９８ 年度ＨＬ－１Ｍ 装置的真空进展，包括真空壁条件、真空运行参数、放电进展、影响壁条件的主要因素及其控制指标等