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自从Fisch提出低杂波电流驱动理论以来,低杂波电流驱动理论和实验在各国托卡马克装置上已经取得了重大进展。在EAST托卡马克装置上进行了低杂波电流驱动的计算与实验研究,以便为今后EAST更好的开展低杂波电流驱动研究提供物理指导。
在C3PO/UKE CODE原有程序基础上,针对EAST托卡马克装置的特点,对其进行修改完善,从而使其能够应用于EAST托卡马克装置的低杂波电流驱动数值计算。采用一定的等离子体参数和低杂波参数,对EAST托卡马克低杂波电流驱动进行数值计算。对于四种磁面位形(圆位形、上单零位形、下单零位形、双零位形)等离子体,系统的计算了各种位形条件下的磁面位形、低杂波射线轨迹的极向投影和环向投影、低杂波传播过程中平行折射率的演化、低杂波功率沉积和驱动电流分布,并进行比较分析。在双零位形下计算了三种相位角△ψ=0°、△ψ=90°、Aψ=-90°条件下的低杂波功率沉积和驱动电流分布,并进行比较分析。结果表明,在双零位形中低杂波相位角为△ψ=90°时,低杂波功率沉积与驱动电流分布较为离轴。
在计算中采用的等离子体参数和低杂波参数条件下,在EAST托卡马克装置上开展了低杂波电流驱动的实验研究,分别分析了三种磁面位形(圆位形、下单零位形、双零位形)和双零位形中三种相位角(△ψ=0°、Aψ=90°、△ψ=-90°)条件下的低杂波电流驱动效率,以及电子密度对低杂波电流驱动效率影响的实验研究。实验得出,在单零位形Aψ=-90°时,低杂波电流驱动效率较高。
分析了HT-7托卡马克装置低杂波对锯齿行为的影响。通过调整低杂波功率和相位角,改变等离子体电流分布,比较不同条件下的锯齿行为,探索改善约束的低杂波条件。实验得出,在低杂波投入后,锯齿周期较欧姆阶段明显变长,在低杂波功率PLHW=550kW、低杂波相位角为△ψ=-90°时,锯齿周期较长,约14.5ms。