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2006年度HL-2A实验研究
编辑: 本网站发布时间: 2007年07月06日

  1.HL-2A装置实验条件的改善

  2006年HL-2A装置各系统,包括加热,加料,电源和诊断系统,有较大的发展,从而使装置的综合实验能力得到较大的提升。等离子体控制水平进一步提高,实现了装置高参数条件下连续23次重复稳定的下单零偏滤器位形放电;装置运行参数达到:纵场2.7 T、等离子体电流433 kA,等离子体放电时间3.15 s,平顶时间2.5 s,辅助加热功率达2.5 MW,等离子体线平均密度大于6×1019 m-3;电子温度达4.93 keV(约5500万度)。

  在二级加热/电流驱动和加料技术方面,新建了两套68 GHz/500 kW/1 s的ECRH系统,加上原来的,共2 MW的ECRH加热功率投入实验。另外1 MW的LHCD和1 MW的NBI系统已基本建成,使HL-2A装置拥有了总功率达4 MW(ECRH/2 MW、1 s,LHCD/1 MW、1 s,NBI/1 MW、1 s)的等离子体二级加热和电流驱动能力。新的冷分子束加料技术开始研究并得到重要的实验结果。

  在等离子体诊断方面,完成了激光散射、8道远红外激光干涉、微波X模式反射、多道可见光谱、多道真空紫外光谱等8套新的等离子体系统;特别是激光散射诊断取得了技术上的突破,实现了稳定可靠、高信噪比的等离子体电子温度的绝对测量。新建了近十套数据采集子系统、400多道采集通道及高性能计算系统。

  在供电和高压电源方面,实现了两台80 MVA机组变频调速,将机组的最高转速从同步转速1500 rpm超同步调速到1650 rpm;励磁系统改造后,其控制性能提高,使环向场的均流系数达0.9;新研制的4台高压调制器投入了装置ECRH试验。

  2.HL-2A装置物理实验研究进展

  在2006年的物理实验中取得了以下新的研究成果:

  1)  等离子体加热实验研究

  在HL-2A装置上开展了MW级大功率电子回旋加热实验。最大电子回旋加热功率达1.6 MW,脉冲宽度600 ms,使等离子体电子温度上升了3.5 keV,达到4.93 keV(约5500万度),已得到了3种电子温度测量方法(激光汤姆逊散射、电子回旋辐射和软X射线能谱)的共同验证。这是国内托卡马克达到的最高等离子体电子温度。

  2)宏观磁流体不稳定性(MHD)研究

  开展了MHD不稳定性控制研究,通过MHD不稳定性与破裂之间的关系给出等离子体破裂预测信号,并利用强送气和杂质注入等手段实现破裂缓解。同时利用神经网络方法进行了等离子体的破裂预测研究。在大功率电子回旋加热条件下,对蛇形振荡,m=2和m=1扰动之间的耦合及鱼骨模做了详细的实验观察。

  3)等离子体输运实验研究

  在2005年等离子体横向带状流研究的基础上,进一步开展了更低频率横向带状流的研究。利用我们发展的新探针系统,重复找到了测地声模带状流(GAMZF)存在的实验证据,观测到了低频带状流(LFZF)的存在迹象。第一次同时得到了带状流的3维结构;研究了带状流和漂移波湍流的统计特征,观测了带状流的发展与本地湍流扰动之间的关系等。

  利用超声分子束和微波反射技术,发展了一种新的研究粒子输运的方法,得到了粒子在等离子体中的输运系数。这对研究等离子体密度的峰化及粒子对流有重要意义。

  4)等离子体加料实验研究

  利用改进了的超声分子束加料系统,开展了分子束注入加料实现了高密度物理实验,偏滤器位形下的超声分子束/团簇流注入加料实验;研究了偏滤器位形下分子束注入深度与气源压强的关系,并初步给出了定标率。

  5)  等离子体边缘和偏滤器物理研究

  在HL-2A装置上实现了装置高参数条件下的下单零偏滤器位形放电。开展了偏滤器位形下主等离子体特性研究,利用多种芯部等离子体诊断,如多道HCN线平均密度测量、多道软X射线辐射探测阵列、多道热辐射探测阵列、ECE和微波反射仪等观测了偏滤器放电后芯部电子密度、温度、SXR辐射和热辐射分布的演变,以及它对改善等离子体约束性能的作用。

  开展了偏滤器位形下边缘等离子体特性研究,利用多种边缘等离子体诊断,例如气动探针和活动探针、多道氢光谱和可见光辐射测量、多道热辐射探测阵列、微波反射仪等,观测了偏滤器放电后边缘电子密度、温度、可见光和热辐射分布的演变,以及它对整体等离子体约束性能的影响。

  开展了先进的辐射偏滤器研究,利用偏滤器室内补充送气和少量杂质注入的方法,在装置上进行了实验研究,并得到较好的结果。

  6)  杂质输运及其杂质控制研究

  用激光吹气手段及真空紫外波段的光谱测量系统、等离子体热辐射探测阵列、软X射线探测阵列及STRAHL计算机编码,实现了对真空紫外光谱,热辐射和软X射线的数值模拟计算,获取了杂质输运系数D和V。

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