HT-7超导托卡马克调制电流改善等离子体约束

在HT-7超导托卡马克上进行了电流调制改善等离子体约束物理实验,获得了初步的实验结果。对电流调制时的径向电场进行了数值计算和讨论。当等离子体环向电流以适当的频率和幅值周期性调制时,低模数的磁流体不稳定性得到明显的抑制,等离子体中心电子温度增加了33%,等离子体电子密度分布明显陡化,能量约束时间增加了27%~45%。杂质辐射周期性减少,粒子约束时间增加了2倍。在等离子体边界产生更强的径向负电场。     

电子束入射改善托卡马克等离子体约束

分析了电子束入射托卡马克等离子体表面后所发生的一系列物理过程,特别是电子束注入等离子体后在边界层形成平行电流和径向负电场,使等离子体由低约束模式向高约束模式,即L H模式转换中的作用。论证了当注入电子束的密度超过一定的阀值时,L H 模转换被触发。     

电子束入射改善托卡马克等离子体约束

 分析了电子束入射托卡马克等离子体表面后所发生的一系列物理过程,特别是电子束注入等离子体后在边界层形成平行电流和径向负电场,使等离子体由低约束模式向高约束模式,即L H模式转换中的作用。论证了当注入电子束的密度超过一定的阀值时,L H 模转换被触发。     

HT-7铁芯超导托卡马克等离子体电流和水平位移多变量反馈控制

对有双层低温厚壁铜壳的铁芯超导托卡马克等离子体电流和位移反馈控制进行了分析,采用一种新颖的方法对铁芯饱和而引起的电磁参数非线性和时变性进行了处理,用等效正反串线圈模型代替厚壁铜壳,从而建立了HT-7超导托卡马克等离子体电流和水平位移反馈控制状态方程模型.并采用了检测中间状态变量进行补偿而达到解耦的目的,设计出了托卡马克等离子体位移和电流反馈控制系统,在实验中得到了很好的结果.该方法大大减少了反馈控制的计算工作量并提高了响应速度.使得铁芯、厚壁铜壳与线圈之间的强耦合给等离子体控制带来的困难迎刃而解.关键词：     

HT-7托卡马克大功率低混杂波电流驱动的实验研究

在HT-7超导托卡马克成功进行了大功率（P_LHW=100—800 kW,f=2.45 GHz）低混杂波电流驱动实验.研究了不同入射功率和等离子体密度下的低混杂波电流驱动效率.获得了以平均电子密度增加、氘阿尔法（D_α）线辐射减少为特征的粒子约束改善;粒子约束时间τ_p增加了约1.5倍.仔细研究了能量约束时间与等离子体密度和低混杂波功率的关系.关键词：托卡马克低混杂波约束改善电流驱动效率     

HT-7超导托卡马克边界等离子体参量及其涨落的实验研究

利用径向可移动朗缪尔三探针和马赫探针对HT-7超导托卡马克边界等离子体参量及其涨落进行了空时空分辨测量.给出了欧姆放电及其与低杂波电流驱动共同作用下边界等离子体电位φ_p、电子温度T_e和电子密度n_e及其涨落的径向分布.实验表明,在限制器附近,存在一由E_r×B确定的极向旋转速度剪切层.在剪切层内,T_e和n_e分布较陡,且φ_p,T_e和n_e的相对涨落水平下降明显.这说明剪切层对边界区的等离子体涨落具有抑制作用.低杂波驱动使径向电场梯度变陡,从而使剪切程度加深但对剪切层宽度无影响.此外,测量表明等离子体环向速度马赫数M_φ存在径向梯度.环向流的这种径向梯度可能是形成径向电场所需的平均极向流的一种重要驱动源关键词：托卡马克边界涨落低杂波驱动     

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-7托卡马克等离子体密度调制实验中的逃逸电子行为

在HT-7托卡马克的等离子体密度调制实验中,通过对欧姆和低杂波电流驱动两种放电条件下等离子体逃逸电子辐射行为的研究,验证了非准稳态等离子体中逃逸电子的产生机制,研究了欧姆和低杂波电流驱动两种放电条件下的大量充气对等离子体整体约束性能的影响。研究结果发现：放电过程中额外的大量工作气体的充入使等离子体偏离了准稳态,逃逸电子初级产生机制和次级产生机制准稳态的假设条件被打破,这时候需要利用非准稳态条件下修正后的逃逸电子归一化阈值速度来解释逃逸电子的辐射行为; 同时也发现放电过程中额外的大量工作气体的充入将使等离子体的整体约束性能变差。     

Electron temperature fluctuation in the HT-7 Tokamak plasma observed by electron cyclotron emission imaging

The fluctuation of the electron temperature has been measured by using the electron cyclotron emission imaging in the Hefei Tokamak-7 (HT-7) plasma. The electron temperature fluctuation with a broadband spectrum shows that it propagates in the electron diamagnetic drift direction, and the mean poloidal wave-number $\bar{k}_{\theta}$is calculated to be about 1.58 cm^-1, or \bar{k}_θ ρ_s≈ 0.34. It indicates that the fluctuation should come from the electron drift wave turbulence. The linear global scaling of the electron temperature fluctuation with the gradient of electron temperature is consistent with the mixing length scale qualitatively. Evolution of spectrum of the fluctuation during the sawtooth oscillation phases is investigated, and the fluctuation is found to increase with the gradient of electron temperature increasing during most phases of the sawtooth oscillation. The results indicate that the electron temperature gradient is probably the driver of the fluctuation enhancement. The steady heat flux driven by electron temperature fluctuation is estimated and compared with the results from power balance estimation.     

托卡马克等离子体电流爬升阶段逃逸电子行为

 分析了电流爬升阶段等离子体密度和电流爬升率对逃逸电子行为的影响,研究了低杂波辅助电流驱动条件下的逃逸电子辐射行为。结果发现：电流爬升阶段等离子体密度的大小严重影响了电流爬升阶段甚至电流平顶阶段逃逸电子的行为,较低的等离子体密度将会导致放电过程中比较强的逃逸电子辐射;低能逃逸电子辐射随着电流爬升率的增大而增强;低杂波辅助电流爬升可以有效地节约装置的伏秒数;降低放电过程中的环电压,可有效抑制逃逸电子的产生。     

HT—7U托卡马克装置中超导螺管模型磁体的设计与实验研究

介绍了 TH- 7U超导 Tokamak核聚变装置中超导螺管模型磁体的设计过程及其电磁与力学性能分析。并通过对其进行的大型超导试验获得了一些重要参数 ,这些参数的取得将对 HT-7U装置中超导磁体的工程设计具有很重要的指导意义。     

Effect of shear equilibrium flow in Tokamak plasma on resistive wall modes

A code named LARWM with non-ideal magnetohydrodynamic equations in cylindrical model is used to describe the instability in Tokamak plasma surrounded by a conducting wall with finite resistivity. We mainly take three factors related to the shear equilibrium plasma flow into consideration to study the stabilizing effect of the shear flow on the resistive wall modes (RWMs). The three factors are the velocity amplitude of flow, the shear rate of flow on plasma surface, and the inertial energy of equilibrium plasma flow. In addition, a local shear plasma flow is also calculated by the LARWM code. Consequently, it is found that the inertial energy of the shear equilibrium plasma flow has an important role in the stabilization of the RWMs.     

Measurements of electron density and plasma current distributions in Tokamak plasma

A submillimeter-wave, phase-modulated polarimeter/interferometer is used for simultaneous time-dependent measurement of line-averaged electron density and poloidal field-induced Faraday rotation along chords of the plasma column in ISX-B tokamak. Heterodyne detection and hollow dielectric waveguide are utilized to achieve the high sensitivity required for the multichord experiment. A data analysis code has been developed to reconstruct the asymmetric distributions of plasma density. The validity of the code is examined, and the result shows good agreement with density profiles measured by Thomson scattering.Work sponsored by the Division of Magnetic Fusion Energy, U.S. Department of Energy, under contract W-7405-eng-26 with the Union Carbide Corporation.     

HT-7 Nd:YAG激光汤姆逊散射光学系统分析

 光学透过性能对信号微弱的激光汤姆逊散射测量系统极为重要。主要讨论了HT-7 Nd:YAG激光汤姆逊散射系统光学设计中消除杂散光和提高散射信号传输效率的方法,并对系统的光学性能进行了模拟计算。模拟结果显示,干涉滤光片分光谱仪的光学透过性能随电子温度的升高而增强,等离子体电子温度为1 keV时其透过率可达到10%;汤姆逊散射信号非常微弱,等离子体电子密度为1×10¹⁹/m³时每道信号仅有几百到上千个光子;等离子体电子温度在0.3～5.0 keV范围内时,光子量子统计涨落引起的电子温度测量误差在3%以下。     

Properties of plasma radiation during discharges with improved confinement on HL-2A Tokamak

In the recent experiment on the HL-2A tokamak,two types of improved confinement regimes have been achieved in different configurations.One is the improved confinement regime in limiter configuration during electron cyclotron resonant heating (ECRH),characterized by a sharp decrease in H α emission accompanied by an increase in the total radiation of plasma,the line averaged electron density and the stored energy of plasma.The other is high confinement regime (H-mode) in divertor configuration during a combination of ECRH and Neutral beam injection (NBI) heating,characterized with edge localized modes (ELMs) besides the features mentioned above.The ELMs are found to be localized on the plasma edge (r/a ≥ 0.8),causing average losses of particles and stored energy in the ranges of about 1-3% and 3-5% respectively during a single ELM event.So far,the ELMs observed in the HL-2A are type III ELMs with low amplitude and high repetition frequency in a range from 200 Hz to 350 Hz.An investigation of the radiated power density profiles shows that radiative cooling effect plays a significant role in the transition back to the L-mode and the triggering of ELM events.     

磁约束等离子体推进器磁体系统的电磁力和机械应力分析

根据磁约束等离子体推进器磁体系统的设计参数,通过ANSYS有限元分析软件在电磁-结构耦合场方面的计算,得到磁体系统的轴向电磁力和机械应力的分布。计算超导磁体在通电情况下,磁体中平面上所有节点所受的轴向电磁压缩力以及磁体间的相互作用力;计算出磁体外层用不锈钢钢丝加固前后机械应力分布情况的变化。     

低杂波电流驱动下HT-7超导托卡马克逃逸电子行为

 HT-7托卡马克的逃逸电子诊断系统由CdTe,BGO,Na三种探测器组成,可以用来观测逃逸电子撞击托卡马克第一壁材料产生的硬X射线轫致辐射,它的能量响应范围是0.3~1.5 MeV。结合电子回旋辐射、中子等诊断手段,研究了HT-7超导托卡马克在低杂波电流驱动下的逃逸电子行为。实验结果显示：高功率低杂波的关断和低功率低杂波的投入都会增强逃逸电子的产生,但是如果低杂波可以将等离子体环电压降低到逃逸的阈值电场以下,低杂波的投入就可以抑制电子的逃逸。逃逸电子的产生还和低杂波功率有着密切的关系,可以通过控制低杂波的投入和关断的时刻以及改变低杂波功率来抑制逃逸电子的产生。     

超导磁约束系统中超导磁体涡流损耗的研究

在超导磁约束系统中,超导磁体与射频场、磁场、声场、电场等复合场的兼容耦合是系统稳定运行的关键。探讨了在13.56 MHz频率下的Shoji型天线产生的高频电磁波对超导磁体的影响,高频电磁波会在超导磁体表面产生涡流损耗,进而产生功率损耗并生成热量,导致超导磁体失超。为避免失超现象的发生,在超导磁体室温孔内采用金属屏蔽层进行防护。利用COMSOL软件对整个电磁-射频非线性耦合场进行建模仿真分析,完成了屏蔽层结构的优化选择。基于计算结果,分析讨论了屏蔽层厚度和高度变化对超导磁体上涡流损耗功率的变化影响。通过对超导磁体涡流损耗功率随屏蔽层参数变化进行拟合,最终得到了优化后的屏蔽层参数。