逃逸电子束不稳定性的实验研究

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本文通过对国内外装置上逃逸电子的研究及等离子体破裂缓解进行了比较全面的调研,对托卡马克等离子体内逃逸电子产生的现象、特征及对其抑制及托卡马克逃逸电子的产生机制,能量极限和探测手段等做了比较全面的介绍;并以TEXTOR-94和HT-7为代表介绍了目前国际上主要的托卡马克装置及最近的逃逸电子实验研究。在HT-7上开展了一系列的实验,从逃逸电子和不稳定性波发生的反常多普勒共振作、电子回旋共振加热(ECRH)对逃逸电子束不稳定性的影响及LHCD和IBW共同作用下逃逸电子的特征三个方面出发,对逃逸电子动力学特征开展了一定的研究。通过实验研究发现,当逃逸电子和不稳定性波发生反常多普勒共振作用时将大大增强逃逸电子的螺旋角,逃逸电子的螺旋角增加后会增强逃逸电子的同步辐射功率损失,从而可以有效地降低逃逸电子的能量。但是由于逃逸电子平行能量高,速度分布不均匀性,激发了不稳定性波,而逃逸电子和不稳定性波耦合将发生反常多普勒共振,从而引起逃逸电子束不稳定性的发生。因此可通过电子回旋共振加热(ECRH)减小逃逸电子平行能量,改变电子的速率分布,降低电子速度分布的不均匀性,从而减少逃逸电子束不稳定性的发生。实验显示当LHW和IBW同时存在于等离子体中时,逃逸电子产额都有显著的提高。ECE和HXR信号提供了大量关于快电子产额和高能逃逸产额演化的信息。测试粒子模型的模拟结果证实了在两波存在的情况下,电子分布函数通过LHW和IBW的准线性扩散系数依赖于两种波,所以逃逸产额的提高是由于两种波的协同相互作用。在协同影响下,快电子尾部超过了逃逸产生的临界能量,并且对逃逸产额有很大的贡献。
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