hl2a托卡马克装置cvi杂质浓度空间分布的测量-measurement of cvi impurity concentration spatial distribution in hl2a tokamak device.docx

MEASUREMENT OF CVI IMPURITY CONCENTRATION SPATIAL DISTRIBUTION IN HL-2A TOKAMAKA Master Thesis Submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaMajor:Plasma physics Author:Xue LeiAdvisor:Yao LiemingSchool :School of Physical Electronics独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名： 日期：年月日摘要摘要杂质的存在会严重影响等离子体能量约束品质，杂质辐射是导致托卡马克功 率损失的主要原因。虽然杂质的存在会引起等离子体能量的大量损失，从而影响 等离子体的宏观稳定性，约束性质，等离子体参数的径向分布等，但是等离子体 中的杂质的光谱信息又可以反映很多重要的等离子体参数。因此对托卡马克装置 等离子体中杂质光谱的研究一直是磁约束聚变的一个重要课题。光谱法诊断技术作为一种“非接触式诊断技术”，其响应时间快,分辨率高，利 用光谱诊断可以研究等离子体的温度、旋转速度、杂质分布等系列参数。可见光 谱在光路设计，探测等方面技术成熟且造价低廉，可以非常容易地根据实际需要 进行安装，所以其在世界各大托卡马克装置中得到了广泛的应用。C 是 HL-2A 托卡马克内部的等离子体中的主要杂质之一。C 所产生的谱线中 CVI 谱线的强度较强, 便于观察和测量。杂质浓度的诊断，将为进一步研究等离子 体的控制、输运和内部的物理机制等提供必要的物理参数和实验数据支撑。本文作者参与了 HL-2A 托卡马克装置的光谱诊断组关于 CVI 电荷交换复合光 谱采集及中性束发射光谱采集的实验。参与了具体的仪器调试及此后的数据采集 和分析工作。本文将介绍利用电荷交换复合光谱（CXRS）和中性束发射光谱 BES 诊断相结合的方法测量杂质浓度，在我国的托卡马克装置上尚处于起步和探索阶 段。这种方法避免了绝对光谱强度定标的准确性对实验结果的影响，应用起来更 加方便准确，并可以推广应用到其它杂质的测量。实验中使用了两套多道可见光 谱诊断系统分别采集了 CVI 的 CXRS 与 Dα 的 BES 光谱数据。最后借助 MATLAB 软件分别对采集到的 CVI 的 CXRS 与 Dα 的 BES 光谱数据进行分析并进一步进行 CVI 杂质浓度的分析，最后得出 CVI 杂质浓度在 HL-2A 托卡马克装置中的空间分 布状况。关键词：光谱诊断，电荷交换复合光谱，中性束发射光谱，杂质浓度，空间分布IABSTRACTABSTRACTThe presence of impurities will seriously affect the plasma energy constraint quality, impurity radiation is the main reason leading to the power loss of the tokamak. The presence of impurities may cause a large loss of the plasma energy, that would affect the stability of the plasma, but the the plasma impurities spectral information may reflect many important plasmabody parameters. Impurity spectrum in the tokamak plasma has been an important topic of magnetic confinement fusion.Spectrometry diagnostic techniques as a non-contact dia