【摘 要】
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托卡马克装置运行中,随着参数的不断提高,等离子体边界区域与装置壁的相互作用不断增强,装置壁热负荷增大。为了缓解装置壁热负荷,进一步提高等离子体运行参数,提高排杂能力,偏滤器位型被广泛的应用在托卡马克装置中。偏滤器位型的引入,使等离子体运行参数进一步提高,有效约束了等离子体边界与装置壁相互作用,提高了对杂质的屏蔽能力,增强了反应杂质的排除能力。偏滤器位型边界等离子输运,不仅影响着等离子体与装置壁的相
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托卡马克装置运行中,随着参数的不断提高,等离子体边界区域与装置壁的相互作用不断增强,装置壁热负荷增大。为了缓解装置壁热负荷,进一步提高等离子体运行参数,提高排杂能力,偏滤器位型被广泛的应用在托卡马克装置中。偏滤器位型的引入,使等离子体运行参数进一步提高,有效约束了等离子体边界与装置壁相互作用,提高了对杂质的屏蔽能力,增强了反应杂质的排除能力。偏滤器位型边界等离子输运,不仅影响着等离子体与装置壁的相互作用,而且对芯部的约束也至关重要。J-TEXT上已经成功进行了强场侧偏滤器位型放电实验,显示出其在改善装置运行参数,降低杂质扩散方面的优势,此外,还计划将磁岛偏滤器位型引入到装置中,以进一部探究新的位型。针对强场侧偏滤器位型的边界等离子体输运研究,有助于进一步理解偏滤器位型输运特性,探究其影响因素。本文内容包括J-TEXT上欧姆放电下首次进行的强场侧（High field side,HFS）单零偏滤器位型高密度运行下边界等离子体输运的实验研究。实验中,通过固定等离子体电流,改变偏滤器线圈电流的方式,探究X点位置对边界等离子体输运的影响。当电流下降至8k A时,X点移到强场侧靶板背后,等离子体回到限制器位型。破裂前中心道弦平均密度值从6.49×1019 m-3下降到2.73×1019 m-3。对应的密度极限分值（Greenwald fraction）从0.79降到0.50。当偏滤器线圈电流为15 k A时,随中心道弦平均密度从～4×1019 m-3上升到～6.8×1019 m-3,峰化因子(中心道弦平均密度与边界密度之比（?）e/ne,edge)上升约40%,边界温度从约35 e V下降至约27 e V。且下游靶板离子饱和流增速快于上游离子饱和流增速。强场侧中平面单零偏滤器位型下,当偏滤器线圈电流为15 k A和12 k A时,随等离子体密度提高,中心道密度归一化辐射强度（AXUV和SXR）下降超过50%,CIII辐射峰值由刮削层逐渐向X点内侧移动,再逐渐向芯部移动。为更好地理解实验现象背后的物理过程,首次将EMC3-EIRENE（3D-Edge-montecarlo-code-coupled-EIRENE）应用在J-TEXT强场侧中平面单零偏滤器位型下的边界等离子体输运的模拟研究中。通过与实验中进动探针（Reciprocating probe,RP）测量到的电子密度和温度分布进行拟合,确定粒子和能量的垂直输运系数D⊥和x⊥,最外层闭合磁面电子密度ne,sep以及进入刮削层的功率PSOL。并与辐射诊断信号进行对比。通过模拟,获得二维分布,有助于更好的观察等离子体和杂质分布随X点位移的变化。模拟中,随着X点远离靶板,热通量衰减长度从4.6 cm下降至3.3 cm,与此同时,刮削层杂质屏蔽能力增强。因此,J-TEXT上强场侧中平面单零偏滤器位型下,边界等离子体输运受X点位置和等离子体密度的影响。随X点远离靶板,等离子体运行参数进一步提高,杂质屏蔽能力增强。随密度上升,边界温度下降,下游粒子通量快速增加,杂质辐射增强。
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