边缘局部模先兆产生的NTV扭矩对边界旋转的影响和托卡马克破裂时Hiro电流的测量

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本论文工作主要包括两个方面:(1)研究边缘局域模先兆对等离子体自发旋转的影响;(2)测量托卡马克等离子体破裂时的Hiro电流。  (1)在最近的实验中,通过锂化、低杂波加热,EAST上首次获得了Ⅲ型边缘局域模(ELM)的高约束模式。通过快动探针和弯晶谱仪,观测到了EAST芯部和边界的旋转变化。实验发现,在ELM爆发前,边界旋转增加。快动探针探测结果表明,在最后闭合磁面附近、ELM爆发前存在一个频率低于30 kHz快速增长磁扰动。采用ELM的电流丝模型,结合数值计算NTV扭矩的程序,计算发现,边界存在一个同电流方向的NTV扭矩,可能可以解释边界旋转的增加。对于最大等离子体磁面扭曲产生的位移~1cm,环向模数n=15,计算的扭矩密度为~0.44 N/m2,与边界旋转变化率相当。这里,1cm的最大等离子体位移是根据实验观测估计,通过计算,它对应于~10-3T-10-2T的磁扰动,这也和快动探针的测量一致。对于不同的环向模数n=10-20,NTV扭矩~0.1-1N/ m2。这个显著的扭矩表明,NTV理论在ELM相关的环向自发旋转问题中可能有重要的作用。  (2)近年来,Zakharov提出了一种全新的区别于过去公认的托卡马克破裂理论——壁接触扭曲模(wall touching kink mode, WTKM)理论。该理论考虑了等离子体—壁之间的电流共享效应,得出壁表面存在与等离子体电流方向相反的Hiro电流。根据该理论,我们在EAST上发展了专用的带有电阻桥的第一壁瓦,第一次在实验中对该电流直接测量。结果与Hiro电流理论预测相符,表明该理论可能在等离子体破裂研究中是重要的。
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