2012年度，HL-2A装置中的等离子体加热能力得到进一步提升，在强流离子源、高功率密度毫米波传输和发射等大功率辅助加热关键技术研究上获得突破，为HL-2A装置成功开展和完成各种前沿的聚变等离子体物理实验提供了更好的硬件条件。其中HL-2A装置中性束加热系统运行参数和运行稳定性再创新高，系统得到进一步完善和改进，4个离子源同步稳定运行，引出离子束总功率接近2.8MW，注入等离子体的中性束加热功率达到1.1MW。在电子回旋共振加热及电流驱动技术研究上， 圆满完成中国环流器二号A(HL-2A)装置回旋管无氦超导磁体系统的调试工作，系统的各项指标均达到设计要求，将用于140GHz回旋管的调试工作，为在HL-2A装置上开展电子回旋二次谐波加热及电流驱动实验奠定了基础。在等离子体诊断方面，发展了多道电子回旋辐射系统（工作频率为50-110GHz，能够测量纵场在1.1-1.8T范围内整个等离子体截面的电子温度分布，其时间分辨率约为10μs，空间分辨率约为1.5cm）、采用掠入射（α=87°)变线距全息凹面光栅（中心刻线：1200g/mm,曲率半径：5606mm）的极真空紫外谱仪、采样率达1-100kHz的高速软X射线成像系统和具有时间分辨高、抗干扰能力强的X模微波反射仪等多套先进诊断系统。这些系统已经用于HL-2A托卡马克装置实验中，获得了具有较高可靠性和较高时空分辨的物理数据，使得HL-2A装置在对大功率加热、高参数放电条件下的等离子体关键参数如杂质分布、离子温度等的诊断水平跨上一个新的台阶。图1为利用Q段和V段反射计测量的在L模和H模放电条件下典型的电子密度分布。

  
                            图1  Q段和V段微波反射计测量的电子密度分布 

     在等离子体实验与物理研究方面，利用大功率中性束注入、电子回旋共振加热和高效率分子束加料等技术，在HL-2A装置上重点开展了边缘台基物理和湍流输运、高能粒子物理与MHD不稳定性、分子束加料、杂质输运等前沿物理课题研究。各项研究工作进展顺利并取得重大进展，开展了L-I-H转换物理机制研究，首次测量到台基区的高频不稳定性等。在大功率辅助加热条件下边缘输运垒的形成机制、ELM控制方法、高能粒子物理等前沿物理实验研究领域，取得了丰硕的研究成果。2012年，第24届国际原子能机构（IAEA）聚变能大会（ FEC ）在美国圣地亚哥市举行。聚变科学所共有30余篇论文被会议推荐和接受，论文数量创我院历史新高。这表明我院近年来的科研水平取得了长足进步，并被国际聚变界公认。

    在2012年的物理实验中取得了以下新的研究成果：

    1) HL-2A装置上, 当NBI加热功率接近L-H转换的功率阈值时(0.8-1.0MW), 利用高时空分辨率的静电探针(Δt=1μs, Δr=3mm) 观测到一种类似正弦波形的低频振荡环。结果表明，这种振荡环的频率大约在2-3 kHz，具有极向对称的特征；双谱分析可以看到在2-3kHz 存在一个强的耦合峰，暗示了与湍流的非线性耦合有关。比较了在相同放电参数下的两种不同约束模式，发现只有扑食-被扑食振荡环并不能最终导致L-H转换；实验还观测到湍流所驱动的剪切流逐渐减小，而电子压力梯度逐渐占主导地位。因此，剪切流和平均流的协同作用可能对于实现L-H转换非常重要。

    2) 在超声分子束(SMBI)注入HL-2A装置后，实验观测到丝状结构的爆发频率随ELM的爆发频率的增加而增加，但平均振幅降低，大振幅的丝状结构被抑制。同时，丝状结构沿磁力线的相关长度也出现降低，暗示丝状结构的空间尺度减小，丝状结构引发的粒子输运和热对流输运也出现了显著的降低。

    3)当等离子体从L模进入到H模时，利用微波多普勒反射计观测到台基密度涨落水平大幅下降，L-H转换后宽带湍流下降。在无ELM阶段，频谱上出现了几个高频宽带模（HFB）。这些模在L-H转换后5ms被激发，并连续存在直到第一个ELM爆发。HFB模同时有磁场和静电分量且直到第一个ELM爆发才消失。初步分析表明，该模具有动力气球模的一些特征，动力气球模通常处于台基区并受压强梯度激发。

    4) 在缓解ELM的实验中，我们直接测量偏滤器磁场位形的打击点的热通量。在工作气体压强为4.0 MPa、温度为110K的团簇束注入前后的20 ms时间内，丝状结构的数量由32个增加到49个，同时偏滤器靶板上打击点附近的热负荷降低了10-15%，单个丝状结构带来的热脉冲明显降低。郎缪探针测量到分界面附近的粒子通量表明，团簇束注入之后抑制了大尺度的湍流结构，与SMBI比较团簇束可能触发更小尺度的ELM丝状结构或者小尺度的雪崩过程。

    5) 在HL-2A托卡马克装置上观察到中性束注入(NBI)长时间的内部饱和模，并观测到电子密度和等离子体储能降低以及快离子损失。我们首次观察到内部饱和模可以受到电子回旋加热(ECRH)和超声分子束(SMBI)的有效抑制。此外，在实验中还观测到在大功率ECRH加热期间产生的电子鱼骨模和在NBI注入条件下由高能离子激发的离子鱼骨模，确定了电子鱼骨模频跳现象产生所需要的物理条件。这些丰富的物理成果和创新性的工作已经引起很多同行的兴趣，对高能粒子物理这一领域的研究起到了很大的推动作用。