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ASIPP HT-7交流放电高密度等离子体粒子输运系数研究 杨曜 高翔 揭银先 2009. 11. 28 ASIPP Outline 实验背景 研究内容与预期结果 实验方法与条件 参考文献 HT-7装置2007年交流运行的实验结果: (a): 正电流方向 (b): 负电流方向 Li J. et al 2007 Nucl. Fusion 47 1071 交流放电(shot No: 83352)主要参数：Ip = -125 kA~+125kA, Bt = 1.9 T，ne = 1.5 × 1019 m?3, Te = 500 eV 与正电流方向相比，负电流方向放电的Ha辐射水平更低。这意味着负电流方向具有更低的再循环与更好的粒子约束 相应的粒子约束时间计算：τp=29–31 ms （t=24.2s, 负电流方向）； τp=16–17 ms（t= 23.2 s,正电流方向），粒子约束存在不对称性 实验背景 等离子体粒子平衡方程: 其中 n ，Γ， S ，D 和V分别为电子密度，电子粒子通量 ，离子源密度，粒子扩散系数和对流速率。 利用脉冲进气进行的密度调制方法，测得多道信号，通过专门的code得到相应的扩散系数D与对流速率V (a): Ip = 110kA , ne =1.0 × 1019 m?3, Bt = 1.9T, D = 0.30m2 s?1, V = ?0.95m s?1 , 正周期某时刻 (b): Ip = -110kA , ne =1.0 × 1019 m?3, Bt = 1.9T, D = 0.37m2 s?1, V = ?3.4m s?1 , 负周期某时刻 实验背景 HT-7交流放电的粒子输运系数研究: 密度调制方法测量等离子体输运系数D与V 从粒子平衡方程出发: 其中 n ，Γ， S ，D 和V分别为电子密度，电子粒子通量 ，离子源密度，粒子扩散系数和对流速率。 假定平衡参数和扰动调制互不影响，可表示为： 联立（1）（2），将（3），（4）代入，得到： 通过程序改变不同的D,V值计算出相应的密度扰动信号，与多道HCN激光干涉仪测得的密度信号对比，两者相差最小时的D,V值即为所求的D,V值。 负电流周期比正电流周期的粒子约束时间更高。 正负电流周期的电子扩散系数D基本相同，但是，负周期的对流速率V绝对值远大于正周期的对流速率V绝对值(Gao X. et al 2008 Nucl. Fusion 48 035009)。 低密度（ ne =1.0 × 1019 m?3 ）条件下，向内的对流速度是决定等离子体粒子约束不对称性的主要因素。 但是，交流放电中，粒子约束与输运系数的不对称性的物理机制还不清楚。 HT-7粒子输运系数研究的结果: ASIPP Outline 实验背景 研究内容与预期结果 实验方法与条件 参考文献 研究内容 高密度下的交流放电粒子约束不对称性的行为还不清楚。一般说来，高密度等离子体扩散系数较高。 本实验提案，建议在更高的密度(ne=2,3× 1019 m-3)下进行类似的交流放电实验研究。观察粒子约束的不对称性问题。 在高密度(ne=2,3× 1019 m-3)下，利用密度调制方法测量正负电流放电的粒子输运系数，与粒子约束时间的数据进行对比。 （1）与低密度实验类似，存在正负电流放电的不对称性。正负电流放电的扩散系数D基本相同，对流速率V差别较大。对流速度是影响等离子体约束的主要因素，具有普适性。 （2）与低密度不同，扩散系数D成为影响等离子体约束的主要因素，发现新的现象。 （3）粒子约束的不对称性，是由D和V两个参数的不对称性共同决定的。 这些实验结果都将推动相关理论的研究。 预期结果 ASIPP Outline 实验背景 研究内容与预期结果 实验方法与条件 参考文献 Ip=120kA, Bt=1.9T, ne=1, 2, 3 x1019m-3, 短脉冲欧姆交流放电,确认粒子约束的不对称性。 保证每次放电能有600ms的平顶，采用密度调制方法，保证有效的5-6个密度扰动调制周期。 在正负电流和ne=1, 2, 3 x 1019m-3 条件下，分别进行一炮密度调制有效放电。以便计算相应的输运系数D与V。 实验方法 HCN激光干涉仪 电磁测量 电子温度测量（ECE 和软X射线能谱） Ha辐射阵列 所需诊断 ASIPP Outline 实验背景 研究内容与预期结果 实验方法与条件 参考文献