ASIPP EAST边界局域模及其控制的物理研究开题人.PPTVIP

ASIPP * * ASIPP EAST边界局域模及其控制的物理研究 开题人：杨曜 导师：高翔（研究员） 2009.12.8 ASIPP Outline 选题意义及研究背景 选题内容及研究方法 预期成果及创新点 研究工作进度安排 边界局域模(ELM)概述及分类 最早见于ASDEX上辅助加热偏滤器等离子体产生H 模的实验 ELM表现为:H mode状态下，Hα（Dα）信号以一定频率重复的尖脉冲。与SXR,逆磁信号存在一一对应的关联。 由MHD不稳定性触发，导致自等离子体边界发生的快速（ms量级）粒子与能量损失的弛豫振荡。 JET上典型的Type-I Type-III ELMs ELM的时空演化 最重要的ELM物理模型——Peeling-Ballooning mode Peeling mode: 低n的外扭曲模（external kink mode),由平行电流驱动，由压强梯度致稳.电流密度与压强梯度的竞争. Ballooning mode: 高n（n~50)的气球模，由压强梯度驱动,主要决定于平衡态的压强梯度. Peeling-Ballooning mode相耦合时，一般取n=(3-15),作为I型ELM的典型模数 Bhatnagar V.P. et al. 1999 Nucl. Fusion 39 353 ITER选定Type-I ELMy H-mode作为稳态运行的主要模式 ，正常H模运行状态下，ITER装置的储能约在350MJ ； ITER的每次ELM事件将损失能量20MJ，瞬间的偏滤器靶板热负荷约为10MJ/m2 ；正常情况下，ITER的偏滤器靶板材料所能承受的热负荷约为0.5MJ/m2；此 20倍 的差距将严重影响ITER内部结构部件的使用寿命；必须寻求对ELM事件的有效控制手段； 近年发展的有效ELM控制方法：弹丸注入法,边界电流扰动法,共振磁扰动法,边界等离子体旋转控制法。 ELM物理及其控制研究的重要性和必要性 共振磁扰动(RMP) 共振磁扰动（resonate magnetic perturbation） 通过误差修正线圈，Error Field Correction Coils (EFCCs)来实现 EFCC system on JET 通过不同线圈之间的电流相对相位改变，能实现 n=1 ， n=2 的扰动磁场 ICoil ≤ 2.3 kA x 16 turns (n = 1); ICoil ≤ 2.0 kA x 16 turns (n = 2) R ~ 6 m; Size ~ 6 m * 6 m Br （壁处）~ 0.25 mT/kAt 利用低n的共振磁扰动来实现ELM控制(JET) fELM 有增加 （从4到5） ΔW/W从 6% 降至系统测量噪声水平以下 (2%) 芯部与边界电子温度均有下降 (pump-out effect) 极小的热能约束退化 Ip = 1.8 MA; Bt = 2.1 T; q95 ~ 4.0; dU ~ 0.45 Y. Liang et al., 2007 Plasma Phy. Controlled Fusion 49 B581 DIII-D共振磁扰动（RMP）线圈 T. E. Evans, et al., Phys. Plasmas 13, 056121 (2006) DIII-D The 4-turn C-coil and single-turn upper/lower I-coil can be configured for n=3 RMP experiments or n=1 field-error correction DIII-D采用共振磁扰动对ELM幅度控制 ITER共振磁扰动（RMP）线圈 ITER准备基于DIII-D的实验结果设计一套边界局域模控制线圈 P. R. Thomas et al., 22nd IAEA Fusion Energy Conference, Geneva,2008 Main Parameters of the EAST Nominal Upgrade Bo 3.5 T 4.0 T IP 1 MA 1.5 MA Ro 1.7 m 1.7 m a 0.4 m 0.4 m R/a 4.25 4.25 Kx 1.2-1.5 1.5-2 δx 0.2-0.3 0.3-0.5 Heating and Driving: ICRH 3 MW 6 MW LHCD 3.5 MW 8 MW ECRH 0.5 MW 1.5 MW NBI 8 MW Pulse length 100