HT-7超导托卡马克调制电流改善等离子体约束.pdfVIP

　第 16 卷 　第 9 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 16 ,No. 9 　 　2004 年 9 月 HIGH POWER LASER AND PARTICL E BEAMS Sep. ,2004 　 文章编号 : 　100124322 (2004) 0921134205 X HT27 超导托卡马克调制电流改善等离子体约束 毛剑珊 , 　赵君煜 , 　沈 　飙 , 　罗家融 ( 中国科学院 等离子体物理研究所, 安徽 合肥 230031) 　　摘 　要 : 　在 HT27 超导托卡马克上进行了电流调制改善等离子体约束物理实验 ,获得了初步的实验结 果。对电流调制时的径向电场进行了数值计算和讨论。当等离子体环向电流以适当的频率和幅值周期性调制 时 ,低模数的磁流体不稳定性得到明显的抑制 ,等离子体中心电子温度增加了 33 % ,等离子体电子密度分布明 显陡化 ,能量约束时间增加了 27 %～45 % 。杂质辐射周期性减少 ,粒子约束时间增加了 2 倍。在等离子体边 界产生更强的径向负电场。 　　关键词 : 　托卡马克 ; 　电流调制 ; 　改善等离子体约束 ; 　磁流体不稳定性 　　中图分类号 : 　TL631. 24 　　　　文献标识码 : 　A 　　自从在 ASDEX 上发现高约束状态 ,即 H 模以来 ,在很多装置上也发现了从低约束态向高约束态的转换 , 即L2H 转换。同时 ,对 L2H 转换的物理机制 ,在理论上和在实验上进行了广泛的研究。为了抑制托卡马克等 离子体的电流破裂 ,我们提出一个动力学的方法[1 ,2 ] ,即用一个外加的电流调制平衡等离子体电流。我们提出 的理论模型 ,论证了用调制电流的方法抑制低模数的磁流体不稳定性有非常好的效果。数值计算的结果与理 ( ) 论预想完全一致 ,即只要适当选择调制电流的幅度和时间行为 频率或脉冲波形等 ,则可以使撕裂模处于零增 长状态 ,从而可以推迟甚至完全抑制电流破裂。进一步研究发现 , 电流调制不仅能抑制破裂,还可以改善约束。 调制电流在等离子体中感应径向负电场 ,与等离子体中自生的径向电场叠加 , 电场达到L2H 转换的阈值时 ,等 离子体则处在高约束状态 ,从而实现改善约束的目的。我们在 HT26M 托卡马克上 ,当等离子体平衡电流上叠 加一定比分的脉冲电流时 ,在实验上观察到改善边界等离子体约束的一系列现象[3～5 ] 。径向电场的理论值和 实验值基本相符。近年来我们对 HT27 超导托卡马克的高参数低杂波和离子 Berstein 两波协同实验中出现的 ( ) [6 ] 磁流体不稳定性 MHD 进行了观察和分析 , 同时也观察到电流调制抑制 MHD 和改善等离子体约束的实验 现象。 1 　物理模型 ( ω ν ν ) 　　因为采用低频调制 n ei , ei是电子2离子碰撞频率 ,用电磁感应的方法比较简便和经济。在等离子体 之外的真空区 , 电场由波动方程给出 2 ω 2