用CCD相机观测HL—1M弹丸消融过程

利用高速ＣＣＤ相机拍摄了ＨＬ－１Ｍ等离子体中注入氢弹丸时的Ｈａ辐射照片。得到的弹丸不同形状消融云照片表明：弹丸轨迹发生弯曲和出现条纹。通过对照片的处理获得了辐射光强的空间分布、弹丸的速度与轨迹,分析了弹丸与等离子体相互作用的物理机制,为进一步在弹丸注入条件下用ＣＣＤ测量等离子体局部磁场和电流分布打下了基础。     

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多发弹丸注入的CCD摄像触发方式的改进

多发弹丸加料是为稳态聚变堆提出的,它可以控制放电等离子体密度分布,改善约束性能和提高密度极限,是国际受控核聚变研究的重要内容之一。在实验中CCD相机可以用于研究弹丸与等离子体相互作用的许多复杂物理现象,用它拍摄弹丸在等离子体中消融云的照片是研究弹丸消融过程极其有效的手段。1999年用改进后的8发氢弹丸加料系统在水平方向上注入HL－1M等离子体,用SensiCam360LF型CCD相机在弹丸发射线连接法兰轴线上端,进行弹丸消融云的拍摄,观察弹丸的消融过程。     

HL-1M弹丸云分析和安全因子初步测量

在HL－1M装置上用高速二维成像CCD相机观测了弹丸的注入和消融过程,获得了一次放电的大量高时间分辨率（曝光时间为0.1us）的多幅度多次曝光的弹丸消融云照片,并对HL－1M等离子体的q分布进行了初步测量。描述了基于消融云倾斜角观测进行q分布测量的实验布局、基本问题和结果。根据照片分析了弹丸注入效果,讨论了弹丸与等离子体相互作用的物理机制。     

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     

EDGE REYNOLDS STRESS STRUCTURE OF LOWER HYBRID WAVE INJECTION IN THE HL—1M PLASMA

The radial profiles of electrostatic Reynolds stress,plasma poloidal rotations,radial and poloidal electric fields have been measured in the plasma boundary region on the HL-1M tokamak using a multi-array of Mach/Langmuir probes.During experiments of lower hybrid wave current drive,the variations in LHW drive power xill cause changes in the edge electric field,poloidal rotation veloity and Reynolds stress.The results indicate that sheared poloidal flow can be generated in the edge plasma due to radially varied Reynolds stress.     

CCD技术在HL-1M等离子体诊断中的应用

描述了CCD相机在HL－1M装置上的应用。报告了中性束、分子束、弹丸注入和激光吹气实验的布置、拍摄的图象和一些实验结果。对实验现象作了解释。     

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：