HL-2A装置偏滤器位形研究

1研究方法 等离子体边界是托卡马克平衡运行时等离子体截面的极向磁通函数的等高线，它决定等离子体位形。位形是托卡马克装置实验和工程设计的重要参数，它是由等离子体电流及其分布以及外极向场线圈电流配置共同决定的。     

HL-2A偏滤器运行模式的探针测量

在HL-2A装置的偏滤器位形运行模式下,用偏滤器靶板上的平面型嵌入式静电探针阵列测量了同一环截面的内外和上下四个中性化板上的电子温度、密度、悬浮电位分布。偏滤器运行模式下的边缘电子温度高于孔栏运行模式下的边缘的电子温度。比较了内外靶板之间的温度不对称性。给出了由18个米尔诺夫线圈信号重建获得的磁分界面,并用强磁场快速电离规测量了偏滤器室的中性气体压强变化。测量结果表明,在偏滤器运行模式下,主真空室中边缘粒子再循环降低,杂质通量水平下降。     

HL-2A装置偏滤器室中性气体压强的研究

采用自行研制的可工作在强磁场下的快响应电离规(简称：快规)对HL-2A装置偏滤器室的中性气体压强进行了测量和研究。     

HL-2A 装置偏滤器改造的初步设计

根据HL- 2A 装置的结构特点, 提出了HL- 2A 装置偏滤器系统改造的基本方向。对HL- 2A 极向场线圈系统进行了优化设计, 计算了单零平衡位形, 进行了开放式偏滤器的结构设计, 并对新的偏滤器系统进行了热分析和结构分析。结果表明, 新的偏滤器系统新的偏滤器系统能够满足具有一定拉长比和三角形变的等离子体放电要求。     

HL-2A装置偏滤器中的微波干涉仪测量

微波干涉仪测量等离子体电子密度是一种常规监测工具，利用这种工具可以给出电子密度随时间变化的波形图。等离子体电子密度和微波干涉仪测出的相位差之间的关系为：     

HL-2A装置偏滤器室中性气体压强规的研制

HL-2A装置是我国第一个带偏滤器的托卡马克装置，偏滤器运行是一个新课题。在偏滤器研究中，偏滤器室中性气体压强的诊断与控制具有重要意义。为此，我们研制了可工作在强磁场下的快响应电离规(简称：快规)和配套真空计，对HL-2A装置偏滤器室的中性气体压强进行了测量。     

托卡马克实验与工程——HL-2A装置偏滤器物理分析和实验的初步结果

偏滤器等离子体物理分析主要是确定靶板上的温度和密度、功率分散、内外非对称性，以及杂质和中性粒子的控制能力等等。上述参数可以随放电密度和加热功率的变化而划分为3个不同的状态，即线性状态、高再循环状态和脱离状态。描述偏滤器性能的主要参数是温度、密度和功率的衰减长度(λr，λn,λp)，以及聚变产物排除装置的时间。     

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-2A偏滤器位形的边缘等离子体特性

本实验利用主真空率和偏滤器靶板上的静电探针阵列直接测量边缘和偏滤器室的等离子体参数，即边缘温度Tea，密度nea，悬浮电位Фf，径向电场Er及其梯度dEr／dr，极向电场Ep，径向流速vr，极向流速vp.     

HL-2A偏滤器沉积测量系统的研制

为了检测HL-2A偏滤器靶板的背后沉积层的沉积情况和深入了解其等离子体与第一壁的相互作用过程,国内首次研制了用于托卡马克装置的偏滤器沉积测量系统,其中包括石英晶体、测量探头、频率测量以及控制系统等。经过初步检测,该沉积系统平均采样速率为13~14s^-1;测量的石英晶体共振频率分辨率为0.01Hz;石英晶体共振频率的变化正比于沉积在石英晶体表面的质量的变化,这与Sauerbrey方程的线性关系吻合;实验室检测过程中该沉积系统的平均沉积率约为2.0ng•s^-1,显示该沉积系统具有纳克级质量检测能力,表明了该偏滤器沉积系统的测量性能和有效性。     

HL-2A装置偏滤器物理分析及其实验的初步证实

采用偏滤器物理分析的“两点”模型,分别计算了HL-2A装置线性状态和高再循环状态的边缘等离子体参数,包括偏滤器靶板的等离子体温度、密度和入射功率,以及上游等离子体温度、密度和平行功率密度的衰减长度。用该模型对线性状态预计的靶板温度和密度与实验结果进行了比较,结果符合较好。     

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-2A装置边缘等离子体参数测量

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。HL-2A装置主真空室的活动马赫／雷诺协强／朗缪尔10探针阵列具有很高的时间和空间分辨能力，能够直接测量边缘等离子体参数并研究边缘扰动和相关特性。大量的实验表明：约束的改进与旋转速度的增加和边缘涨落的下降密切相关。     

HL-2M装置偏滤器冷却系统设计与分析

建立了HL-2M装置偏滤器水冷流道的等效三维模型,模拟分析了冷却水系统负载的温度和压降.构建了冷却系统的一维流体模型,分析了冷却系统工程设计的水力参数,并与模拟结果进行了比较,结果符合得较好.     

欧姆放电在HL-2A装置单零偏滤器位形下的安全因子计算

安全因子剖面是表征等离子体放电位形特性的最重要的参数之一。对孔栏位形，常常采用直圆柱近似进行计算分析，安全因子剖面可以写成q（r）=5r^2BT/RIp式中，r为等离子体环的平均小半径，尺为环的大半径（长度的单位为m），Bt为环向磁场（单位为T），Ip为等离子体环向总电流（单位为MA）。考虑环形效应和截面变形，一个有用的公式为     

HL-2A装置真空监测系统的研制

HL-2A装置是我国第一个具有轴对称（极向）偏滤器位形的大型托卡马克装置。其真空系统的工作特点是长时间连续的不间断运行，实验人员值班时间过长，极易产生疲劳，在这种状况下很容易发生事故，并且在放电实验期间会产生辐射，因此在进行放电实验时，装置大厅内不允许人员进入，所以有必要设计一套远程自动化监测系统放在装置大厅外，使值班人员在友好的人机界面下，实时完成对装置真空状态和现场真空设备的监视，这样既能增加装置的安全性和真空系统的可靠性，同时也能减轻值班人员的劳动强度。本文详细介绍了该系统的设计和应用过程。     

HL-2A装置边缘等离子体的实验观测

HL-2A装置边缘等离子体在中平面的特性是通过可移动的探针组、快速扫描气动4探针和LHW天线边缘的固定4探针进行研究的。用于测量主等离子体边缘的温度、密度、悬浮电位、空间电位、径向和极向电场、雷诺协强、径向和极向等离子体流速及其径向分布。偏滤器靶板上的14组嵌入式静电3探针阵列用于测量同一环向截面的内外中性化板上的电子温度、密度、悬浮电位及其分布。