用逃逸电子输运研究托卡马克等离子体中内部磁扰动.pdfVIP

·理$仑a；JI-究及探讨· 用逃逸电子输运研究托卡马克等离子体 中内部磁扰动 郑永真骆翠贤齐昌炜丁玄同郦文忠 (西南物理研究院 四JIl·成都610041) 摘要热等离子体中逃逸电子输运可采用扰动实验和稳态实验等四种不同方法较容易获得某些局域的 逃逸扩散系数，首先利用等离子体快速移动实验，测量孔栏上硬X射线通量的变化，获得边缘扩散系数；第二， 软X射线(SXR)强度和硬X射线通量(HXR)的信号的锯齿振荡的峰值延迟时间给出径向平均扩散系数； 第三，由微波辐射强度和硬x射线通量(IIXR)的信号的锯齿振荡的峰值延迟时间得到，获得径向位置某处 到孔栏之间平均扩散系数；第四，由来自孔栏上韧致辐射谱求得逃避电子平均能量，继尔得到逃逸约束时间， 获得径向平均扩散系数。热等离子体内部磁扰魂水平可以由逃逸电子扩散系数宋确定．HL-1M等离子体中内 r)大约为(2—4)x1旷。实验结果证明了用逃逸电子输运未确定内部磁扰动水平的有效 部磁扰动值(b一，B 性与可靠性，从实验中得到逃避电子扩散系数的径向近似分布和内部磁扰动的径向分布。 关键词逃逸电子输运托卡马克等离子体磁扰动 1号l亩 从约束的环向等离子体中观察到粒子与能量的损失率远比新经典输运理论所预言的损失 率要大得多”～，该状态取决于平均等离子体参数与库仑碰撞。若干类型的等离子体湍流提供了 附加的等离子体输运。等离子体参数的涨落将通过静电涨落和磁涨落引起输运。该涨落所驱动 径向粒子适量为 B F：(Ea冠IT+‘jHbr|eBT 其中，日是扰动角向电场，筇是扰动电子密度，I是扰动磁场的径向成分，矗是平行于 磁场的扰动电流，是环向磁场：…是系综平均。涨落所驱动的能景通羞为 ～ ～ 1 一 6rE口石／Br， Q=÷置6nE口T，Br+÷K ‘ Z 其中板是玻耳兹曼常数，．丁是电子温度涨落。 托卡马克一些边缘实验表明，静电涨落所驱动的输运可以解释总的热粒子通量和能量通 量。在HL一1和HL一1M装置上，位于孔栏阴影区内的磁探针测量表明，磁场涨落的强度太弱， 难以解释热通量的主要部分。在等离子体内部，密度涨落测量表明，静电涨落所驱动的输运不 用逃逸皂子翰运研究托卡马克等离子体中内部磁扰动 能解释观察到的能量，上述的事实说明了磁场扰动的测量对于研究与描述等离子体约束具有重 要意义。因为实验中不允许把磁探针延伸到等离子体内部。因而，测量等离子体内部磁场涨落 是非常困难的。目前法国Tore Supra托卡马克装置上已采用探测被等离子体中磁扰动所散射的 微波束的交叉偏振的变化(CPS)诊断测量了(0．3一“0．7)区域的角向磁场扰动值”1，但是费 用十分昂贵。 近期，人们对托卡马克逃逸电子输运的研究十分重视和活跃。从欧姆加热与辅助加热的等 离子体中，逃逸约束具有反常行为，这与内部的磁涨落相关；我们利用逃逸电子作为一种试验 粒子来诊断托卡马克内部磁场涨落，作用在逃逸测试粒子(高速电子)的磁力是很大的，所以 逃逸电子比热粒子对磁扰动要敏感得多。在等离子体边缘所发现的磁涨落证明了等离子体内部 存在的能景大于60keV的超热电子的输运。静电涨落仅仅表明热电子的输运。而逃逸电子轨道 是沿着磁力线，因而，逃逸电子输运的测量可提供各态历经区域中磁力线的信息。TEXT托卡 马克曾经采用改变垂直场产生等离子体的快速位移和外加磁场在等离子体边缘产生随机磁场 的两种方法，实验研究了边缘逃逸电子扩散系数。 2逃逸扩散系数的测量实验 x射线辐射通量由4个3英寸×3英寸的NaI(Ti)闪烁晶体探测，探测器工作在电流模式或脉 冲高度分析PHA模式，以便得到逃逸电子能量和约束时间。我们不仅需要用PHA模式测量硬 X射线辐射的能谱，而且需要用电流模式测量硬x射线辐射的演变。探头安装在切线方向和垂 直方向的屏蔽盒中。用”7cs标准源校准，能量分辨率达10keW道。没有检测到能量大于50keV 光电