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2007年度HL-2A实验研究
编辑: 发布时间: 2008年12月15日


     2007年度,HL-2A装置中的等离子体加热总功率达4 MW(NBI/1 MW,ECRH/2 MW,LHCD/1 MW),同时开展了弹丸注入、分子束加料,调制电子回旋共振加热,粒子输运、杂质输运,边缘物理和湍流等物理实验研究。在2006年观察到测地声模低频带状流的三维空间结构的基础上,又在HL-2A装置上观测到与理论预言一致的准模结构,并证实了准模和低频带状流的三维空间结构;观测并证实了一个自发粒子输运垒。这一系列重要现象都是在HL-2A装置上利用诊断和实验方法首次发现的。

    在2007年的HL-2A装置物理实验中所取得的新的研究成果包括:
    1) 在悬浮电位的功率谱上观察到了0~5kHz低频峰和测地声模频率的峰值,通过相关分析得出的环向模式n约为零,初步确定存在低频带状流。同时还观测到高频湍流在测地声模频率的包络与测地声模的特征相似。
    2) 在HL-2A装置上观察测到湍流理论上预言的准模结构。利用三波相互作用的分析,确定了准模结构对本底湍流的调制作用,与理论预言的结果一致。
    3) 在辐射偏滤器实验中,已经获得脱靶等离子体。靶板电子温度下降到5eV以下,靶板上的电子密度、压强、等离子体平行功率密度和饱和离子流均有较大幅度的下降,有效地降低了到达偏滤器靶板的辐射功率,验证了数值模型的预言。
    4) 用微波反射观测到自发粒子输运垒。并用脉冲分子束做扰动源进行了输运研究,证实了粒子输运垒的存在。同时初步研究了输运垒的形成和等离子体旋转的关系。
    5) 通过调制分子束加料实验,利用热脉冲的传播进一步观测非局部输运效应,发现在较高密度条件下(2.2×1013cm-3),虽然对应于边缘的冷脉冲,等离子体芯部的反应不同,但是,也能观察到两个热(冷)源的存在。这对进一步理解非局部输运现象有很重要的意义。
    6) 在高密度加料实验中,比较了不同加料方法所取得的最高密度,结果表明分子束加料的密度极限高于偏滤器加料,而后者又优于普通送气。而对等离子体的扰动,分子束加料大于普通送气,而后者又大于偏滤器送气加料。
    7) 观测到电子回旋驱动条件下电子鱼骨模,利用新的锑化镉阵列证实了电子鱼骨模和能量在35~70 keV的高能电子的关系。
    8) 利用电子回旋加热成功地抑制了m=2的撕裂模不稳定性。同时观察到在调制的离轴电子回旋加热条件下,等离子体的能量和粒子约束都明显得到改善。

    在HL-2A装置主机工程技术方面,主要开展了先进的壁处理研究,改进了装置主机的直流辉光放电清洗系统,优化了装置第一壁硼化、硅化等壁处理工艺和方法,进行了装置硼化、硅化等多种复合技术的连续原位器壁处理实验,有效改善装置的第一壁条件,为装置物理实验提供良好的真空及第一壁条件。开展了兆瓦级电子回旋X模二次谐波加热实验。研制出电子回旋极化器,开展在不同环向角度的电流驱动(ECCD)以及调制波的加热(MECRH)实验;改进了装置8发弹丸注入系统,研制了强场侧分子束注入系统,并投入了装置实验应用。通过改变装置控制模式,优化控制算法,实现了对等离子体波头和偏滤器位形放电控制的优化,缩短了装置偏滤器位形的建立时间(由原来的200多毫秒缩短到现在的100毫秒左右);实施了对装置水平场的有环流控制,实现了快速和更大范围内等离子体垂直位移的控制调节,使下单零偏滤器位形放电的重复稳定性得到进一步的提高。在等离子体诊断方面,8道HCN激光干涉、多道真空紫外、9道硅漂移探测、快速ECE辐射仪、6个空间点汤姆逊散射(时间分辨100毫秒)、4道多谱勒反射、8能谱CdTe等多项新的先进等离子体诊断系统成功投入装置实验应用,装置的等离子体诊断达到了30余种、40多套,同时成功地研制了装置密度反馈控制系统,并取得了较好的反馈控制效果。

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