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等离子体所在EAST托卡马克杂质输运研究方面取得进展
2017-12-19| 作者:许棕 | 点击:次 |

  近期,等离子体所吴振伟研究员课题组在EAST托卡马克装置上利用自发的瞬态杂质爆发事件重点研究了4.6 GHz低杂波对高Z的金属杂质聚芯抑制作用,并取得重要进展。相关内容以“Investigation of impurity confinement in lower hybrid wave heated plasma on EAST tokamak”为题发表于核聚变领域顶级期刊Nuclear Fusion杂志上【Nuclear Fusion 58 (2018) 016001 (10pp)】。

  托卡马克芯部的高Z的金属杂质输运是核聚变研究的重要问题之一,高Z杂质在等离子体芯部聚集会严重影响等离子体的约束性能。因为等离子中存在的杂质不仅会稀释主等离子体浓度,还会带来严重的辐射功率损失。而高Z的金属杂质聚芯则会带来更为严重的问题:首先,由于H模放电过程中的约束改善,杂质很容易聚芯,并由此会导致H模很难长时间的稳态维持下去;其次,高Z的杂质聚芯还有可能激发出一些芯部MHD不稳定性,甚至导致等离子体的破裂。主动实现抑制高Z的杂质聚芯是实现高性能、稳态和长脉冲等离子体放电的重要课题。

  课题组利用EAST上自发的瞬态杂质爆发事件,研究了铁和铜在低杂波(LHW)加热条件下、无锯齿等离子体中的杂质约束特性。文中分别研究了欧姆和LHW加热低约束模(L模)的杂质约束时间对等离子体参数的依赖关系,结果表明LHW可以有效的降低杂质约束时间,并由此给出了符合EAST的杂质约束时间定标:,这一定标关系和法国的Tore Supra装置和欧共体的JET装置定标律是一致的。对LHW加热的H模下的杂质约束时间的分析表明在高再循环(HER)H模放电中,边界存在~25 kHz的边界准相干模(ECM),这种放电条件下的杂质约束时间比较低,并伴随着较高的能量约束时间,这将是等离子体高参数、稳态和长脉冲运行的一种理想模式。

  文章链接:http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/aa8e06/meta 

   

  EAST杂质约束时间定标关系

   

  L/H模:能量约束时间、杂质约束时间以及他们的比值与低杂波功率的关系

   

  LHW加热条件下观测到的边界准相干模(ECM)

 
 

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