物理实验总结(草稿)

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1、 12007 春季春季 HT-7 物理实验总结（草稿）物理实验总结（草稿） 2008 年 2 月 21 日开始等离子体放电(#96503), 至 2008 年 4 月 7 日实验结束(#103039)，历时 47 天，共计 6536 shots（上轮历时 45 天, 共计 6350 shots） 。本轮实验围绕超长脉冲等离子体放电、高参数（约束）和高注入功率等离子体、AC 运行主线，结合边界等离子体、高功率密度下波和等离子体的耦合，PWI 等开展各类实验提案约 30项。本轮实验中共进行了 4 次硼化壁处理。 一、超长脉冲等离子体放电一、超长脉冲等离子体放电（大于面向等离子体第一壁的热和粒子平衡

2、时间） ，研究等离子体第一壁的热负荷分布及排除、粒子再循环的机制及控制、新材料等离子体辐照特性、热沉技术等； 长脉冲 LHCD 实验400s，400s（#100356，#100356，#100358） ，完成。 二、 高功率密度等离子体加热和电流驱动：二、 高功率密度等离子体加热和电流驱动： 密度 1.541019m-3, 总加热功率 IBW+LHCD+OH达到 1.5MW 高功率实验研究: 未完成，但和上轮相比低杂波和 IBW 功率有所提高：Plhw800kW (#101655, #101656), Pibw=600kW (#101399), LHCD+IBW1.1MW (#101618,

3、#101631, #101632, 750kW+350kW)。低杂波电流驱动800kW (#101655, #101656)，完成；离子伯恩斯坦波加热600kW(#101399) 和离子回旋加热350kW接近完成，效果？ 三、HT-7 交流（AC）运行三、HT-7 交流（AC）运行: 59s（#） ，略少于上轮的 63 秒（#93255）,但控制信号的干扰、过零点差及放电有延时等上轮的问题已解决。 : 59s（#） ，略少于上轮的 63 秒（#93255）,但控制信号的干扰、过零点差及放电有延时等上轮的问题已解决。 四、等离子体最外层磁面控制的研究：四、等离子体最外层磁面控制的研究：利用原控制

4、系统进行等离子体放电，验证物理模型，改进铁芯对等离子体平衡和磁面反演的关键参数；基于磁面的等离子体控制，尝试离线的动力学平衡反演；电流爬升和快下降实验，验证内感、电流分布测量和计算。 工作涉及软件和硬件两方面，涉及到 7，6 室电磁测量诊断、数据采集、平衡计算以及等离子体控制电磁测量诊断、数据采集、平衡计算以及等离子体控制。铁芯托卡马克等离子体位形反演铁芯托卡马克等离子体位形反演-实时等离子体位移计算与实时控制实时等离子体位移计算与实时控制-电磁测量诊断的发展（电磁测量诊断的发展（新增 8 个鞍形线圈，精确标定采集平衡计算的信号的积分器和放大器作了，找出的 14 个单匝环的信号）-数据采集系统

5、的发展数据采集系统的发展 COMPACT 2PCI-实验期间，实验期间，在不同的实验条件下，如不同的等离子体位移、等离子体电流、等离子体电流的爬升与下降、长脉冲等离子体放电等等几乎 HT-7 上所有的运行条件下进行了控制实践检验控制模式。 取得的成绩：取得的成绩：实现铁芯托卡马克等离子体位形反演的；成功的实现实时等离子体磁面控制；加深了实时等离子体磁面算法的理解。 出现的问题与解决方案：出现的问题与解决方案：从实时平衡计算的结果来看，在等离子体电流的上升段可能是涡流的影响较大，位移计算的误差较大，又因为可用于平衡计算的信号有限，很难考虑涡流贡献。今后可能一方面努力增加一些磁通测量结果，同时考虑

6、涡流项贡献，可能能够克服这一缺点。 五、各项物理实验提案: 五、各项物理实验提案: 项目（基金，论文等） 、国内外合作、边界物理、验证性实验（诊断、材料）等。等。外单位实验提案：5 个半（NIFS，物理所，科大 2 个，云南师范大学，德国） ，28/36。 (1) Study of disruption-induced runaway electrons and production of highly stable tokamak plasma with the aid of runaway electron current on HT-7（K. TOI） ） Motivation: A n

7、ew approach to mitigate impacts of current disruption, confining REs produced disruption very well and replacing the plasma current with RE current effectively by application of RF current drive and/or heating such as lower hybrid current drive (LHCD), electron cyclotron current drive (ECCD) or elec

8、tron cyclotron heating (ECH). Attempt to replace most of plasma current before the disruption with RE current produced by combined effects of LHCD and disruption-induced loop voltage on HT-7 at ASIPP. Summary: In the HT-7, avoidance of the fast current decay due to major disruption was successfully

9、carried out by using runaway electrons (REs) generated by combined effect of LHCD and enhanced loop voltage caused by the rapid current decay. In the recovering phase of the plasma current, RE current tends to be peaky and then expands radially. For a reliable recovery of the plasma current, plasma

10、position control is also critically important. So far, what fraction of REs generated by disruption is lost during the current recovering phase is an important issue to studied in future. Bulk electron and ion heating of a tokamak plasma sustained RE current dominantly is an interesting and importan

11、t subject. (2) Tokamak 等离子体条件下 Si 发射谱测量（中科院物理研究所、国家天文台） Tokamak 等离子体条件下 Si 发射谱测量（中科院物理研究所、国家天文台） 利用 Si 元素谱线强度比来确定等离子体电子温度：通过不同密度（0.5/1.0/2.0E19m-3）下 Si 的发射谱测量，同一密度下，不同电子温度 Si 的发射谱测量，欧姆放电模式。获3得超软 x 射线和极紫外波段的谱线。 (3) 逃逸电子与低杂波反常多普勒共振作用的实验研究，陈忠勇，云南师范大学 逃逸电子与低杂波反常多普勒共振作用的实验研究，陈忠勇，云南师范大学 固定等离子体电流以及低杂波功率，扫描

12、等离子体密度，确定发生反常多普勒共振作用的密度阈值；固定等离子体密度以及等离子体电流，扫描低杂波功率，确定发生反常多普勒共振作用的低杂波功率阈值；在合适的等离子体密度、低杂波功率下进行低杂波功率调制，研究该效应与低杂波的关系以及该作用的特征。 2 次；10 炮/42 炮 结论及展望结论及展望: 存在低杂波时发生明显的反常多普勒效应， 实验现象说明了 HT-7 上逃逸电子和低杂波之间会发生反常多普勒作用，但是由于缺乏足够的高能 HXR 数据，无法说明在该作用下逃逸电子能量的演化以及是否对逃逸电子的能量具有控制作用。 (4) HT-7 灰尘研究实验灰尘研究实验 （Gregor Morfill/胡建

13、生） （Gregor Morfill/胡建生） 利用 Gregor Morfill 提供 Aerogel 胶体研究 HT-7 装置灰尘产生数量、尺度、能量分布、极向分布等,为灰尘产生的物理机制提供数据。 实验一次，占用放电炮数和有效炮数均为 10 次。 实验结果及分析实验结果及分析: 可见明显灰尘沉积，并且沉积量和灰尘能量明显沿极向分布。 结论及展望结论及展望: 需要对进一步研究样品， 并研究灰尘产生同等离子体参数之间的关系。 (5) ECEI 观测多磁岛重联和涨落双模共存的实验提案 (USTC,徐小圆) ECEI 观测多磁岛重联和涨落双模共存的实验提案 (USTC,徐小圆) 研究背景及目的:

14、 研究背景及目的: 环向磁约束机制受制于反常电子输运。在边界和刮削层，静电涨落被认为是粒子和能量约束的限制因素。静电漂移波湍流被认为是最可能的等离子体芯部反常输运的解释。电子回旋辐射成像(ECEI)来测量电子温度涨落频率和波数4谱，测量局域电子温度涨落幅度。同时, ECEI 还可以用来实现电子温度二维成像以及带状流实验研究。 占用机时和有效机时: 占用机时和有效机时: 2 次,90 炮； 实验结果及分析实验结果及分析: 本轮实验表明上轮实验发现电子温度零频模（极向波数接近 0）的环向波数也为 0, 符合带状流的基本特征，进一步确认了电子温度带状流存在；多磁岛现象中2/2模可能存在在q=1面内的

15、, 对应极向模数2的环向模数为1.5, 与预期的模数为 2 还有差距；更高的密度条件下得到类似于上轮实验的结果：在当等离子体密度增加到一定条件下, 出现了明显的离子逆磁漂移方向传播的离子模和电子逆磁漂移方向传播的电子模共存现象。 (6) HT7 探针测量 ZF 实验计划 （USTC，刘阿棣） （报告？） HT7 探针测量 ZF 实验计划 （USTC，刘阿棣） （报告？） (7) 托卡马克中由湍动的共振散射粒子驱动的反常输运托卡马克中由湍动的共振散射粒子驱动的反常输运 (丁斯晔丁斯晔) 研究背景及目的研究背景及目的: 针对理论界目前提出了关于“平行磁力线方向的动力学决定湍流输运，而 stream

16、er 等径向拉长的湍流结构并不能对输运造成影响”的观点，实验上进行相关研究。 顶部窗口，手动探针+气动探针四探针） ，使两组探针处于同一磁面，并尽可能减小其连接长度，探针径向扫描。Ip: 80 kA; n: 21019 m-3 3 次，57/129 炮。 结果及初步分析：结果及初步分析：对于电子，由平行方向运动决定的与湍流去相关时间远小于另外两种动力学时间，因此，电子被湍流严重散射，平行方向动力学而非垂直磁力线的动力学主导电子运动是准确无误的；对于离子，能够感受到场的一定变化，对于该尺度上的动力学过程还需要仔细考虑。 存在问题：存在问题：上轮实验期间，手动探针部件遗失，新部件与原有的尺寸略有差别，造成机械定位不够准确，必须靠信号计算加以确认，但该方法与等离子体位移密切相关；由于本提案要求几根探针平行磁力线方向，对探针安装精度要求较高，实际操作中难以完全达到；信号处理环节与物理本质的联系还需要加深。 (8) 高功率低杂波下的密度涨落行为高功率低杂波下的密度涨落行为 (李亚东李亚东) 5研究背景及目的研究背景及目的: 对上轮实验的高功率低杂波