Investigation of fast pitch angle scattering of runaway electrons in the EAST tokamak

This paper reports that an experimental investigation of fast pitch angle scattering(FPAS) of runaway electrons in the EAST tokamak has been performed.From the newly developed infrared detector(HgCdTe) diagnostic system,the infrared synchrotron radiation emitted by relativistic electrons can be obtained as a function of time.The FPAS is analysed by means of the infrared detector diagnostic system and the other correlative diagnostic systems(including electron-cyclotron emission,hard x-ray,neutrons).It is found that the intensity of infrared synchrotron radiation and the electron-cyclotron emission signal increase rapidly at the time of FPAS because of the fast increase of pitch angle and the perpendicular velocity of the energetic runaway electrons.The Parail and Pogutse instability is a possible mechanism for the FPAS.     

HT-7托卡马克slide-away放电充气对等离子体行为的影响

本文研究了slide-away放电条件下的等离子体约束性能;分析了充气对等离子体约束性能以及反常多普勒共振不稳定性的影响.研究了等离子体密度的提升对slide-away放电过程中逃逸电子辐射行为的影响.研究结果发现:slide-away放电充气可以抑制逃逸电子反常多普勒不稳定性,但是使得等离子体约束状态变差,逃逸电子辐射增强.     

HT-7托卡马克等离子体slide-away放电研究

在HT-7托卡马克上,只在等离子体放电击穿阶段充气,击穿后关闭充气阀门,让装置内真空室器壁的出气维持放电的进行,通过密度衰减实现了slide-away放电.实验分析了不同等离子体电流平台下的slide-away放电模式的密度阈值,以及相同充气量的条件下放电等离子体电流对实现slide-away放电的影响.研究了slide-away放电模式下密度提升对等离子体放电状态的影响.结果发现,slide-away放电模式下的密度提升使得H_a线辐射强度增强,等离子体中超热电子的约束性能变差,等离子体芯部的超热电子减少,高能逃逸电子厚靶轫致辐射增加. 关键词： slide-away放电 托卡马克 等离子体 逃逸电子     

Investigation of fast of runaway electrons pitch angle scattering in the EAST tokamak

This paper reports that an experimental investigation of fast pitch angle scattering （FPAS） of runaway electrons in the EAST tokamak has been performed. From the newly developed infrared detector （HgCdTe） diagnostic system, the infrared synchrotron radiation emitted by relativistic electrons can be obtained as a function of time. The FPAS is analysed by means of the infrared detector diagnostic system and the other correlative diagnostic systems （including electron-cyclotron emission, hard x-ray, neutrons）. It is found that the intensity of infrared synchrotron radiation and the electron-cyclotron emission signal increase rapidly at the time of FPAS because of the fast increase of pitch angle and the perpendicular velocity of the energetic runaway electrons. The Parail and Pogutse instability is a possible mechanism for the FPAS.     

HT-7 Tokamak离子回旋波和低杂波等离子体逃逸电子行为研究

HT-7 Tokamak拥有离子回旋波(ICRF)和低杂波(LHW)两套加热系统.ICRF主要对加热离子有比较好的加热效果,LHW则主要是通过电子Landau阻尼加热电子.除此之外,在ICRF和LHW协同加热的条件下,可以对等离子体产生更有效的加热效果,增加等离子体的聚变反应截面,增加聚变中子产额.本文报道了LHW对改善ICRF和等离子体耦合的重要作用,ICRF和LHW加热等离子体中电子温度随时间的演化过程,计算了放电过程中电子逃逸的阈值能量,分析了逃逸电子的产生过程,以及放电过程中的中子产额.研究结果发     

HT-7上氘等离子体放电时中子注量的测量与分析

利用三氟化硼（BF₃） 和氦三（3He）正比计数管组成的快速时间分辨中子注量探测系统,对HT-7超导托卡马克上氘等离子体放电时光中子和聚变中子的产生机理进行研究.结合γ射线、硬X射线等相关诊断的实验结果,分析了纯欧姆放电和低杂波辅助加热放电时,中子注量信号随时间演化的典型特征.结果表明：HT-7在投入大功率低杂波辅助加热等离子体放电时,能够产生数量可观的氘-氘（D-D）聚变中子. 关键词： 中子注量 聚变中子 光中子 托卡马克     

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。     

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。     

多场耦合非热平衡低温等离子体与微纳米结构材料的相互作用

低温等离子体是制备微纳米材料和调控其结构特性的最重要方法之一,其中材料结构及特性的改变是等离子体电磁场、热场、化学场等多场耦合综合作用的结果.本文系统而简要地回顾了如下主要内容:电源的频率及其调制、施加方式对等离子体放电特性与稳定性的影响;大气压等离子体物理化学反应动力学;等离子体场对微纳米颗粒的聚集态结构与运动的调控、以及对沉积薄膜微纳米结构的影响.总结并得出如下主要结论:放电频率、脉冲调制功率、容性或者感性耦合方式、单体种类、基片温度等对等离子体活性粒子成分与特性具有主要影响,在kHz～MHz范围可以实现稳定放电和微纳米颗粒制备和薄膜沉积;微纳米颗粒/颗粒膜结构形貌随时间和空间而发生动态变化;低温等离子体多场调制可以快速实现微纳米颗粒的结晶,并调控微纳米颗粒的成分、尺度、带隙、晶型、晶面比例及其形貌特征;引入微颗粒可以在鞘层位置悬浮形成规则的二维等离子体晶格与无序的等离子体非晶,在介观尺度研究复杂系统的结构与动理学过程.     

AC operation and runaway electron behaviour in HT-7 tokamak

Operation of HT-7 tokamak in a multicycle alternating square wave plasma current regime is reported. A set of AC operation experiments, including LHW heating to enhance plasma ionization during the current transition and current sustainment, is described. The behaviour of runaway electrons is analysed by four HXR detectors tangentially viewing the plasma in the equatorial plane, within energy ranges 0.3--1.2~MeV and 0.3--7~MeV, separately. High energy runaway electrons (\sim MeV) are found to circulate predominantly in the opposite direction to the plasma current, while the number of low energy runaway electrons (\sim tens to hundreds of keV) circulating along the plasma current is comparable to that in the direction opposite to the plasma current. AC operation with lower hybrid current drive (LHCD) is observed to have an additional benefit of suppressing the runaway electrons if the drop of the loop voltage is large enough.