east装置固有杂质驱动蛇形振荡行为研究 experimental study on intrinsic impurity induced snake for east tokamak.pdfVIP

第36 卷 第2 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.36, No.2 2 0 1 6 年 6 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics June 2016 文章编号：0254−6086(2016)02−0119−07 DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602004 EAST 装置固有杂质驱动蛇形振荡行为研究 1 *2 2 马天鹏 ，徐立清 ，胡立群 (1. 北方民族大学电气信息工程学院，银川 750021 ；2. 中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031) 摘 要：利用多阵列高时空分辨的软X 射线阵列成像系统对EAST 芯部固有杂质驱动的蛇形振荡进行时间动 态演化和空间结构反演研究，研究了实验上发现的两种时空行为明显不同的两类蛇形振荡，一类具有字母V 或W 形状的动态频谱，空间上为理想近圆状热芯结构；另外一类蛇形振荡和锯齿崩塌共存，振荡的频谱呈现手掌状， 空间上为很大的电阻性月牙形磁岛结构。结果表明，锯齿共存的蛇形振荡的饱和径向扰动位移通常比无锯齿的蛇 形振荡大，并且会触发边界的新经典撕裂模。 关键词：蛇形振荡；软X 射线诊断； EAST 装置；锯齿振荡 中图分类号：TL65+ 1 文献标志码：A 1 引言 来解释：杂质的进入使当地的等离子体温度降低， 3D 芯部蛇形振荡会造成磁面的大尺度倾斜， 进而使当地电阻率增加，最终导致局域大电流密度 偏移甚至扭转，是托卡马克高能量和高粒子约束性 J Φ EΦ /η 扰动。另一种是高Z 的固有杂质聚芯诱 能实现的重要障碍之一。它会直接导致等离子体电 发的自发蛇形振荡[3, 4] 。弹丸触发的蛇形振荡在 子温度，密度，环向旋转以及杂质粒子密度等重要 HL-1M 装置上也有细致的研究[5, 6] 。在CMOD 上依 平衡参量的重新分布。蛇形振荡，作为一种杂质密 托必威体育精装版的高时间分辨率的弯晶谱仪诊断，L 度诱发的典型内扭曲模，自 1987 年在JET 上发现 Delgado-Aparicio 等人细致的分析了这类蛇形扰动 以来[1] ，由于其本身激发和长时间非线性演化的复 的形成以及不稳定性[7] 。他们发现这一类蛇形振荡 杂性，迄今未能被清晰的认识。另一方面，芯部3D 的解稳以及随时间演化行为不能用杂质驱动磁岛 大尺度的蛇形扰动等不稳定性的发展可以有效的 模型，或者不能用纯压强驱动模型更不能用理想的 排除芯部的杂质，可以有效的解决有内部输运垒存 磁流体力学模型来解释。这类 3D 固有杂质自发驱 在的托卡马克先进运行模式下芯部杂质排除难的 动的蛇形振荡的解稳依赖于等离子体温度和密度 问题。对于将来的ITER ，q=1 面的位置将会达到装 的特定非线性相互作用。并且在 CMOD 上，研究 置小半径的一半，因此对于这类3D1/1 模的研究是 人员发现，蛇形振荡和芯部的锯齿崩塌有着复杂的 [8] 非常有必要的。 共存相互关系 。 托卡马克中的蛇形振荡可以分为两种。一种是 无独有偶，2012 年在EAST 装置的高性能低杂 1987 年 JET 上率先在弹丸注入条件下发现的蛇形 波驱动等离子体放电中，观察到了固有钼杂质驱动 振荡[2] 。这种不稳定性可以用杂质驱动磁岛的模型