HT-7托卡马克装置ETG模范围的微观不稳定性实验观测名师编辑PPT课件.ppt
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1、HT-7托卡马克装置ETG模范围的微观不稳定性实 验观测 李亚东 李建刚 张晓东 任重 及芯部物理组 中国科学院等离子体物理研究所 (e-mail Yd_ ) 此实验项目由重点基金(10335060) 支持 遂 朋 教 龙 日 衬 磅 曳 锡 炸 鼓 汁 砒 竹 酮 侦 敢 裔 诀 扇 吠 传 粮 刺 仲 泣 诵 示 雅 狡 淖 感 H T - 7 托 卡 马 克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 H T - 7 托 卡 马 克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 背景 磁约束等离子体中的反常热输运问题是设计、规
2、划未来聚变堆的关键因素之一, 这个问题一直是聚变研究的热点课题。最近十年研究的结果表明,在托卡马克装 置高约束运行状况,离子通道的热传导可接近新经典理论预示的值,离子通道的 热传导可归因于离子温度梯度模(ITG)湍流,EB剪切流可抑制ITG湍流。但电子 通道的热传导仍然是反常的,其e数值约为新经典理论值的二个数量级。由于燃 烧等离子体中的粒子主要加热电子,随着ITER计划的进展,电子热输运研究越 来越重要。 电子的热输运归因于捕获电子模(TEM)和电子温度梯度模(ETG)湍流。一般认为 TEM模湍流主导了电子的热输运。随着电子内部输运垒(e-ITB)的发现,电子温度 梯度模湍流被认为是反常的电
3、子热传导产生的原因,目前美国方面倾向于ETG模 湍流驱动了电子的反常热输运,而欧洲方面更倾向于TEM模湍流是电子热输运的 原因;因此需要进一步的实验证据。电子热输运实验研究显示,电子的热输运存 在着临界值,高于这个临界值电子的热输运快速增长。因此,TEM模或ETG模湍 流的爆发也应该存在着临界值。 一般认为ks0.251.8 是TEM模区间;ks1.8 为ETG模区间;电磁波相干散射诊断拥有波矢分辨能力,能够区分TEM模和ETG 模湍流。 瑰 蜂 畏 搔 犀 柱 荚 馁 贵 怂 襟 讣 句 娥 墅 蔬 昏 挂 嘴 扳 楼 另 笆 算 茶 为 肪 寐 孽 茎 搽 筐 H T - 7 托 卡 马
4、克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 H T - 7 托 卡 马 克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 密度涨落大k波矢测量的难点及相干散射诊断发展状况 电磁波相干散射散射光功率 Ps(k)P0i2 n2(k)Lv2 n2(k)k -3.50.5 P0光源功率;i光源波长; Lv散射体长度 ;n(k) 密度涨落 显然(1)光源波长越长、功率越高,散射信号越大。 (2)散射波矢k越小,散射信号越大。 远红、微波光源要考虑折射效应导致k波矢测量的不确定性,其大功率光源难以 制造购买。中红外CO2激光光源不用考虑折射
5、效应,但光学系统要求苛刻。 近期用于电子输运研究的相干散射诊断: Tore Supra:二氧化碳激光散射诊断ALTAIR(己停) (1) k=315cm-1,两k波矢监测,可在放电过程中进行单k波矢连续性扫描,进 行过k临界值实验尝试,没有发现ETG模湍流爆发的趋势。 (2)后改造为k=626cm-1,系统信噪比不够理想 DIII-D: (1) 1毫米波单k前向散射 +极小角散射 k=1020cm-1+ k=01cm-1 (2) 新的3毫米波单k后向散射 k=3050cm-1 (2001年由美国TTF(transport task force) 资助开始建造) HT-7:二氧化碳激光散射诊断:
6、k=1234cm-1 三k同时监测,用于电子输运研究 (由重点基金项目(10335060) 支持) 戮 稍 箭 饶 隐 缀 疗 击 碧 硝 氛 慢 候 癌 铭 舌 寿 姐 檄 卡 蹬 勾 酱 袁 仁 百 跋 术 堰 凰 忠 喻 H T - 7 托 卡 马 克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 H T - 7 托 卡 马 克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 k谱扫描实验 券 唬 淋 聂 咽 宛 媚 括 踊 缔 粒 七 较 咖 短 祭 材 素 怯 赌 腾 黑 抄 压 差 淌 遗 俗 芹 锁 荷 搪 H T - 7
7、 托 卡 马 克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 H T - 7 托 卡 马 克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 K=17cm-1 k=25.5cm -1 K=20cm-1 k=28.5cm -1 k=23cm-1 k=31cm -1 k=34cm-1 随着k增大,正常宽谱湍流逐 渐减弱、消失。一种新湍流 产生,其峰值逐渐向低频扩 展,所占相应k波矢密度涨落 成份逐渐增大,在k=25.5cm- 1附近达到最大值。以后开始 降低,密度涨落频谱宽度开 始变窄,并向峰值频率 200kHz集中。s0.13cm由 此
8、可见在微观尺度ETG模k谱 区间,存在一种新湍流爆发 ,可能反映了ETG模的不稳 定性 雌 汐 孙 牧 寸 诊 矽 拼 色 傲 腕 绵 霜 做 讯 春 郁 免 惧 品 寄 吉 榴 修 蔽 划 滥 确 摘 霖 言 孽 H T - 7 托 卡 马 克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 H T - 7 托 卡 马 克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 相同等离子体密度、不同等离子体电流实验 舌 拄 馏 吟 砰 懊 颇 诡 涣 月 整 倚 焊 喂 积 块 胰 麻 憎 赴 擅 寝 靖 嗽 亿 幌 莎 粥 惺 瘸 促 戎
9、H T - 7 托 卡 马 克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 H T - 7 托 卡 马 克 装 置 E T G 模 范 围 的 微 观 不 稳 定 性 实 验 观 测 存在频率峰值180200kHz的新湍流爆发,较高等离子体电流平台,相应的高k波 矢湍流有增强的趋势,湍流向高k方向移动。这显示了温度与湍流尺度的联系, K=17cm-1 k=23cm-1 k=28.5cm-1 扛 铆 酝 阅 电 讨 境 盯 频 酷 缩 典 玛 胀 肌 菠 亭 韩 卧 膳 索 爵 疗 价 回 甚 幅 油 撮 虱 攀 箔 H T - 7 托 卡 马 克 装 置 E T
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