反馈调制的离子束对等离子体不稳定性的致稳.pdfVIP

@ 反馈调制的离子束对 等离子体不稳定性的致稳 — I] 2 ～ Thain)~ h， 塞恩(P． 王 平译 柳 青校 平译 … 一 种新颖的远距离抑村器已用来使等离子体不稳定性稳定 。这种抑制器是一注入离子束。 通过用一十从传感器探针出米的适当定相和放大的反馈信号调制离子束 ．首 改能够远距离抑制 等离子体不稳定性 采用这种方 案已成功地将无碰撞 曲率驱动捕获粒子不稳定性抑制到 噪声 水平 。离子束对等离子体其引起小的扰动 ，约为 1 ，田此等离子体平衡参数未受到大的影响。 关键词 靛 性删 器 — — 一 ， ， ， l白f_ J ，I、 。 反馈技术早 已在实验室等离子体装置 中用来研究等离子体不稳定性…。这些技术 已 经提供控制等离子体不稳定性的一种方法 人们知道，不稳定性是引起等离子体不均匀性 和反常输运的原因。迄今使用的大多数方法要求用材料探针或电极 ，它们只限于应用 在中等温度和密度的等离子体中。甚至在这些情况中，有时材料探针也可能引起等离子体 的大扰动。因此 ，已经考虑了用带电粒子束作为远距离抑制器的替代方案。的确，已为托 卡马克提出了利用反馈调制的中性束的远距离方法 。因为中性束在进入等离子体后 通过 电离和 电荷交换转变为高能离子束，所 以借助于调制离子束会有效地实现对等离子 体不稳定性的抑制 。 在本通讯中，我们首次证明，反馈调制的离子束能成功地抑制低频等离子体不稳定 性 ，因此为上述方案提供原理证明实验。这种新颖反馈方案应用于无碰撞陆率驱动的捕获 粒子不稳定性，这种不稳定性 以前是在哥伦 比亚直线装置 (CLM)上发现的 ]。离子束能 容易用作远距离抑制器，因为沿 CLM 的开放磁力线可注入离子束。另外，一个朗缨尔探 针用作传感器，反馈 回路 由一个增益为 1的相移器和若干放大器组成。而且 ，所要求的离 子束密度只对等离子体密度有小的扰动，约为 1 ．因此等离子体的平衡参数并未受到 明 显影 响。 实验布置示于图 1。CLM 是一个稳态直线装置 。在源区域产生的等离子体流过一 个差动抽气过渡区，再流入实验室区。差动抽气过渡区是为了产生无碰撞捕获粒子不稳定 性而在实验区维持徽托压强必不可少的。用一块接地的传导端板将等离子体终止在实验 区的远端。一个小型离子束源 (IBS)放置在终止端板后面，离 5O厘米长的实验磁镜室约 100厘米 。离子束是在离等离子体柱中心的半径为 2．2厘米处沿磁力线轴 向注入的，此半 径相应于不稳定性幅度最大的径 向位置 。栅式离子能量分析器放置在离 IBS45厘米的下 游，用它来探测和表征离子束。模密度起伏是用一个朗缪尔探针从在半径为 1．4厘米处磁 镜室 中部的一个侧孔探测的。这是反馈用的 “传感器 ”朗缪尔探针 。用第二个 朗缪尔探针 — — ’4 —— ’ 在相 同的轴向位置从顶孔对模起伏幅度的径 向分布进行扫描 。 圄 1 借助于一调制 离子束来反馈 抑制等离子 V ．V 体 不稳定性 的实验装置示意 图 图 2 对于三种不同的放 电电流值船式离子 离子束碌l (IBS)是远距离抑制器 ．而 从破镜室侧 孔 能量分析器的 电流一电压特性曲线 探礴 的一十朗缨尔探针是 传感器 。i——离子柬源 z 引出离子束的能量约为 105电子伏，能量分散 — — 放大器 ；3—_相移器}4——带通撼波器 ；5——前 约为20电子伏．，表示收集器电流}V表示电压． 置放大器 ；6一 恃