LHCD实验中低混杂波传播的解析分析

低混杂波电流驱动是托卡马克反应堆非感应电流驱动的主要选择方案之一,近期已在较高密度下获得好的驱动效率。LHCD也是我国的两个主要托卡马克实验装置HL－1M和HT－7长期研究项目,在建的两大装置HL－2A和HT－7U也将其列为主要研究内容。LHCD理论研究已开展多年,已有多个计算编码可用于确定波功率沉积和驱动电流剖面。但由于波动率是在多次穿越过程中逐渐沉积的,关于平行折射率的波功率谱在传播过程中存在上移或下移,因此波传播过程的解析分析相当困难,影响我们对物理问题的深入理解。文献[1,2]在静电近似下进行了解析分析,同时所分析的问题中等离子体参数限于ω≈ωpi的情形。本文将对更一般条件下的波传播性质进行分析。     

HL-2A装置的LHCD运行区域与驱动电流分布控制

讨论了低杂波电流驱动（LHCD）实验中电流驱动效率、电流分布控制与等离子体参数和入射波谱的关系,以及波的可近性对确定功率沉积分布的作用。讨论了控制电流密度分布的方法及在HL－2A装置上实现中心负剪切位形的可能性。     

HL-1M托卡马克氦输运和排除

研究了HL－1M托卡马克常规欧姆放电和改善的束状态下的氦输运和排除,并与一维蒙特卡罗中性氦输运程序IDHET的计算结果进行了比较。实验结果表明,真空泵能有效地抽除辉光放电清洗后在剩余气体中的氦,使真空室内的氦趋于一个较低的固有水平。在改善约束实验中,发现氦有积累增加的趋势,氦谱线发射强度径向分布峰向内移,在对总体约束影响很小的情况下,利用低水平的MHD扰动,采取LHCD与ECH辅助加热功率组合等进行了一些选择性排氦实验,并对将来堆条件下或HL－2A装置上利用射频场有质动力改善排氦效率的前景进行了讨论。     

HL—2A装置LHCD的运行区域与驱动电流分布控制

本文利用低杂波电流驱动（LHCD）的理论和实验结果,讨论了电流驱动效率和电流分布控制与等离子体参量及入射波谱的关系,强调了波传播在确定功率沉积分布区域中的作用,并讨论了控制电流密度分布的方法,探索在HL－2A装置上实现中心负磁剪切位形的可能性。     

HL-2A装置低杂波保护系统研制

1995年以来在HL-1M装置上成功地进行了LHCD实验，取得了丰硕的成果。2004年的LHCD实验是在HL-1M装置基础上改进的HL-2A装置上进行的。保护系统的优化是LHCD系统提高与完善的重要内容之一。LHCD微波功率传输系统的波导天线内部拉弧打火探测及其保护系统，微波功率输出系统速调管的管体电流定量测量及其保护系统都是本年度实验的重要项目。     

HL—2A磁面位形的计算机绘图软件包的开发与研制

HL－2A是在原德国ASDEX基础上改进的大型托卡马克装置,该装置带有上下两组偏滤器线圈。从目前的HL－2A的改进方案看,其几何尺寸、磁场位形和物理参数大体和ASDEX相似,只是环向磁场、等离子体电流及拉长比稍有不同。由于未来的HL－2A装置上带有偏滤器,而我们以前的位形计算大多在没有偏滤器位形的HL－1及HL－1M上进行的,所以开展有关HL－2A位形的物理研究及相关的数值计算和程序设计是很重要的工作。     

HL-1M装置真空室硅化的研究

GDC（He SiH4）是为HL－1M装置研制的一种常规壁处理技术。在He辉光等离子体条件下,通过气相中的电子碰撞离解、电离、离子－分子反应和在壁面上的He^ 诱导脱H2过程,在清洁的真空壁表面沉积一层无定形、半透明、致密的氢化硅（α－Si:H）薄膜。氢化硅具有良好的H（D）捕获、H2（D2）释放,能显著地降低再循环系数,有效地控制杂质水平,大大拓宽了HL－1M装置的运行范围,为HL－1M装置的LHCD、ICRH、ECRH、NBI、PI和MBI实验提供了良好的真空壁条件。     

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。     

HL-1M装置高气压超声分子束加料效果

超声分子束注入作为一种新的托卡马克加料方法,已成功地开发和应用于环流器新一号(HL1M)和超导托卡马克HT7.近期开展的高气压超声分子束注入实验,在束流中发现了团簇流,其注入等离子体深度超过17cm.电子密度上升率接近于小型冰弹丸加料.多脉冲超声分子束注入形成电子密度阶梯形上升,类似于多弹丸加料效果,电子温度剖面呈中空分布.描述了在HL1M装置同一次欧姆放电等离子体中超声分子束与冰弹丸加料效果的实验比较. 关键词： 超声分子束 托卡马克 团簇 加料     

HT-7U装置冷却回路概念设计

】HT-7U超导托卡马克核聚变实验装置是国家九五重大科学工程 ,包括一个具有非圆小截面的大型超导托卡马克 HT-7U实验装置和低温、真空、水冷、电源及控制、数据采集和处理、波加热、波驱动电流、诊断以及公共基础设施等重要子系统。文中概要地介绍 HT-7U装置冷却回路的基础结构和主要参数 ,对冷却回路进行了概念设计 ,给出了冷却回路流程的初步方案     

HL-1M装置的ICRH系统

介绍了HL－1M装置的ICRH系统的主要性能指标。调试获得了频率28－36MHz、脉宽40－60ms、0．8MW的输出功率。测试了RF天线的频率特征。ICRH系统已在HL－1M装置上运动，并获取了初步的实验结果。     

低混杂波电流驱动中原副边回路相互作用

本文用速度空间二维高速电子Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ方程和原、副边回路方程组成的方程组描述托卡马克装置低浊经杂民流驱动宏观参数，研究了低混杂波电流驱动中的电场效应和原、副边回路相互作用应用该程序，初步模拟了ＨＬ－１装置的ＬＨＣＤ实验。     

KT－5C托卡马克离子伯恩斯坦波功率发射系统

本文概述了在ＫＴ－５Ｃ托卡马克上研究非线性离子伯恩斯坦波用的新型射频波功率发射系统，给出了工作频率选择和稳定、射频功率的传输调节、脉冲响应、耦合网络及其阻抗变换、移动式天线等实验结果，还给出了测量天线真空负载阻抗的一种简便方法，讨论了有关结果。     

KT—5C托卡马克离子伯恩斯坦波功率发射系统

本文概述了在ＫＴ－５Ｃ托卡马克上研究非线性离子伯恩斯坦波用的新型射频波功率发射系统，给出了工作频率选择和稳定、射频功率的传输调节、脉冲响应、耦合网络及其阻抗变换、移动式天线等实验结果，还给出了测量天线真空负载阻抗的一种简便方法，讨论了有关结果。     

HL-1M等离子体中ECW传播和吸收的数值分析

计算了频率在电子回旋频率附近O波和X波在HL－1M等离子体中的传播轨迹和吸收系数。研究了等离子体温度、密度和共振层位置等参数及波的入射对波迹和功率沉积分布的影响。结果表明,O波和X波能有效地被等离子体吸收,其吸收具有定域性,波的单次吸收系数较高,功率的沉积强烈地依赖等离子体参数。     

托卡马克增强约束态的排氦研究

由于氦在当前托卡马克放电实验和将来D－T聚变反应堆中的特殊作用,通常将氦和其它杂质分开来研究。首先,几乎现有的托卡马克装置都采用氦辉光放电清洗（He-GDC)作为常规壁处理技术。这个技术能有效地清除壁材料表面的氧和排空吸附在壁／孔栏中的氢。He-GDC后氦作为剩余气体留在真空室将继续影响等离子体放电。它不仅直接贡献电子,而且引起壁中的氢解吸,导致增强的壁加料,在HL－1装置的喷氦实验表明,电子密度衰减时间常数τp=τp(1-R)是喷氢的3倍（式中,τp是粒子约束时间,R是氢再循环系数）;对于同样的密度,送入气体的量仅为喷氢的1／5,有利于当前有高密度实验。但另一方面,从长远的观点看,排氦又是磁约束D－T聚变反应堆设计的一个重要问题。热化的α粒子所谓氦灰,作为D－T聚变反应的产物必须从系统中除去,否则,燃料将被累积的氦稀释引起氦中毒。下一代稳态托卡马克,如国际热核实验堆（ITER）设计成在增强约束态下运行。Reiter估计必须在7－15倍能量约束时间内（τHe/τE<7-15)把新产生的氦离子除去,使等离子体芯部的氦浓度保持在10％以下,才能维持堆的连续运行。     

HT-7U超导托卡马克装置装配方案概述

HT-7U超导托卡马克核聚变实验装置的科研目标是建造一个具有非圆截面的大型超导托卡马克装置,用来开展稳态、安全、高效运行的先进托卡马克聚变反应堆基础物理问题的实验研究。讨论了HT-7U装置主机关键部件的构成,装配过程中对各关键部件装配的精度要求,建立了总装测量系统确保关键部件的装配精度。     

HT-7U超导托卡马克冷质部件支撑结构方案

介绍了用于HT—7U超导托卡马克装置冷质部件支撑的柔性支撑结构，设计了支撑整个纵场系统及极各场系统的结构方案，对支撑结构进行了传热分析、应力分析和稳定性分析。     

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。