托卡马克高场侧低杂波电流驱动模拟研究

利用GENRAY/CQL3D程序研究了EAST装置双零位形下高场侧和低场侧发射低杂波的电流驱动情况.模拟发现,电子密度较小时,高场侧低杂波电流驱动效果不如低场侧.随着电子密度的增加,高场侧低杂波电流驱动的优势逐渐显现,从高场侧发射的低杂波可以将能量沉积在更加靠近等离子体中心的位置.提高环向磁场强度有利于低杂波在高密度条...     

用低杂波驱动电流的等离子体电导率

本文用Liu的低杂波驱动电流模型,导出了弱场近似下低杂波驱动电流的等离子体电导率。结果表明,电导率对磁场B_0,电子密度n_0,以及电子温度T_e非常敏感。而这些参量决定着共振电子的数目和速度。     

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在EAST上通过分析剩余环电压与低杂波功率之间的关系,计算得到了低杂波电流驱动效率。采用归一化功率,即功率对等离子体电流、电子密度、等离子体大半径以及有效电荷数归一化,将所有数据绘制在同一曲线中,这样可以得到不同等离子体参数下的低杂波电流驱动效率。实验得到低杂波电流驱动效率η0=(0.5~1.3)×1019 A.m-2.W-1,在等离子体电流Ip=277kA、低杂波功率PLH=681kW条件下,实验得到长达3s的低杂波全波驱动。     

低杂波有质动力的非线性二维效应

本文在窄谱条件下讨论了大功率低杂波(|E|～1.5kV/cm)对等离子体边界密度分布的影响,发现沿磁场方向有明显的非线性密度不均匀,它足以影响N_‖～1的长波的传播,在垂直磁场方向,当等离子体内部(比如托卡马克隔板附近)存在反射时,沿低杂波通道将出现与驻波场相应的串接的密度空穴,等离子体整体平移的图象不再适用。 关键词：     

低杂波控制电流分布与改善约束研究

在HT-7超导托卡马克装置上利用低杂波电流驱动有效地控制了等离子体电流分布,并使等离子体约束性能改善。数值模拟与硬X射线测量结果均表明,低杂波的发射功率谱、纵场和等离子体密度对改变等离子体电流分布有明显的影响。在优化低杂波电流驱动实验参数的条件下,等离子体密度、温度分布发生了理想的变化。在电子和离子温度分布上出现了内部输运垒,同时等离子体的能量约束时间和粒子约束时间均有提高。     

EAST装置低杂波电流驱动效率分析

在EAST上通过分析剩余环电压与低杂波功率之间的关系,计算得到了低杂波电流驱动效率。采用归一化功率,即功率对等离子体电流、电子密度、等离子体大半径以及有效电荷数归一化,将所有数据绘制在同一曲线中,这样可以得到不同等离子体参数下的低杂波电流驱动效率。实验得到低杂波电流驱动效率η₀=(0.5~1.3)×10¹⁹ A.m^-2.W^-1,在等离子体电流I_p=277kA、低杂波功率P_LH=681kW条件下,实验得到长达3s的低杂波全波驱动。     

东方超环上低杂波驱动等离子体环向旋转实验研究

旋转和旋转剪切能抑制磁流体不稳定性和增强等离子体约束.低杂波电流驱动作为未来聚变堆上可能的旋转驱动手段,探索低杂波在现有托卡马克装置上驱动等离子体旋转的驱动机制,可以为未来的聚变堆上旋转预测提供重要参考.在东方超环托卡马克装置上,早期发现了2.45 GHz的低杂波能有效驱动等离子体旋转的现象,认为是边界旋转的改变导致芯部旋转的同电流方向的增加造成的.更高频率下4.6 GHz低杂波电流驱动可以更有效地驱动同电流方向的等离子体旋转.本论文分析在欧姆背景等离子体下,不同功率的低杂波对等离子体环向旋转的影响,研究安全因子剖面变化对环向旋转的关系,利用功率调制获得了低杂波驱动旋转实验中的环向动量输运系数变化情况,发现环向动量扩散系数(χφ)、环向动量箍缩系数(Vpinch)的数值大小趋势是从芯部向靠外的区域逐渐变大.这与低杂波驱动环向旋转时,环向旋转速度由靠外的区域向芯部传递的特性吻合.     

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应用改进后的低杂波电流驱动程序对EAST进行了低杂波电流驱动的数值模拟。通过模拟发现,波注入位置、功率谱、等离子体温度和密度对低杂波的功率沉积和电流驱动剖面分布有很大影响。通过选取合适的低杂波功率谱、等离子体温度和密度,可以实现对其功率沉积和电流驱动剖面分布的控制。     

托卡马克中低杂电流驱动对不稳定性的影响

本文求解了稳定情形下的准线性动力方程，并计算了等离子体中异常多卜勒共振所激发的倾斜模的增长率或衰减率与低杂波能密度的关系，文中比较了感应电场相对于低杂电流驱动方向取正反两个方向的情形。     

EAST低杂波电流驱动的数值模拟

应用改进后的低杂波电流驱动程序对EAST进行了低杂波电流驱动的数值模拟。通过模拟发现,波注入位置、功率谱、等离子体温度和密度对低杂波的功率沉积和电流驱动剖面分布有很大影响。通过选取合适的低杂波功率谱、等离子体温度和密度,可以实现对其功率沉积和电流驱动剖面分布的控制。     

Hot electrical conductivity in lower hybrid current drive plasmas in the HT-7 tokamak

The interaction between the hot electrical conductivity and the residual electric field have been investigated in lower hybrid current drive (LHCD) experiments with non-zero loop voltage in the HT-7 tokamak. It has been found that the hot electrical conductivity contribute significantly to the current drive in partial non-inductively sustained plasmas. The hot electrical conductivities under different lower hybrid power levels and different parallel refractive indexes have been obtained. It is comparable to the Spitzer conductivity in high power LHCD experiments.     

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结合陶瓷窗设计相关理论,采用电磁场仿真软件(CST)和有限元分析软件(Ansys),仿真计算了低杂波传输线系统新陶瓷窗的电磁和热力学性能。设计的陶瓷窗采用BeO陶瓷作为介质窗体,在中心频率点附近300MHz以上的带宽内,其驻波比小于1.1,窗片中心的最大温升为11.7°C。     

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。     

Particle pinch with fully noninductive lower hybrid current drive in Tore Supra

Recently, plasmas exceeding 4 min have been obtained with lower hybrid current drive (LHCD) in Tore Supra. These LHCD plasmas extend for over 80 times the resistive current diffusion time with zero loop voltage. Under such unique conditions the neoclassical particle pinch driven by the toroidal electric field vanishes. Nevertheless, the density profile remains peaked for more than 4 min. For the first time, the existence of an inward particle pinch in steady-state plasma without toroidal electric field, much larger than the value predicted by the collisional neoclassical theory, is experimentally demonstrated.     

LHCD和ECRH条件下的反常多普勒不稳定性

本文详述了ＨＬ－１托卡马克等离子体低混杂波驱动（ＬＨＣＤ）和电子回旋波加热（ＥＣＲＨ）条件下不同特征频率上的微波非热辐射。欧姆放电下，分析了由速度各向异性（νⅡ＞＞ν┴）引起的反常多普勒不稳定性，实验观察了在ＬＨＣＤ和ＥＣＲＨ条件下这种不稳定性的行为。运用反常用普勒不稳定性产生条件，本文讨论了ＬＨＣＤ条件下这种不稳定性受到抑制的可能物理机制。     

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。     

铁质类金属热导率改变的新发现

实验通过使用TC-3型固体热导率测定仪[1]来分别测量无加磁场金属圆柱和外加磁场金属圆柱的热导率,并采用控制变量法,来探究磁场对固体热导率的影响,发现外加磁场对铁质类金属的热导率有一定的影响。     

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测量了HL-2A装置烘烤期间由于温度变化引起的LHCD天线系统位移,得到了装置真空室达到最高的温升112℃时的真空室和天线的总的最大位移为3.47mm,其中天线系统自身的位移为0.9mm。根据这个位移,定性地算出LHCD系统中可能产生的应力。据此,分析了烘烤对LHCD系统带来的影响以及提出了可能采取的缓解措施。