EAST托卡马克边界离子温度和旋转速度的实验研究

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对于核聚变等离子体物理实验而言,离子温度和旋转速度是十分重要的物理量,它们对于理解等离子体平衡、低约束模向高约束模的跃迁以及台基结构的不稳定性也是非常重要的。电荷复合交换光谱是测量等离子体离子温度和旋转速度中常用的手段,而且目前边界区域的离子温度和旋转速度也只有电荷复合交换光谱可以给出,目前已经在许多大型装置上成功应用,它的诊断原理是通过高能的中性束粒子同完全剥离电子的杂质离子发生电荷交换后,杂质离子由激发态跃迁到较低能级所发出的带有杂质离子的光子信息来进行诊断,光子信息中的多普勒频移和多普勒展宽分别可以提供离子旋转速度和离子温度信息。本文随后对EAST上的CXRS系统进行了简单的介绍,包括布局、时空分辨率以及保护措施的介绍。并着重对EAST上边界CXRS系统,即eCXRS系统进行了详细的介绍,包括整套系统的三大标定:波长标定、空间标定以及强度标定,并对整套系统相对灵敏度以及之前使用的滤光片透过率曲线进行了计算。最后通过电荷复合交换光谱给出的边界离子温度和旋转速度信息对EAST托卡马克上的物理现象进行了分析,分别得出以下结论:1)对EAST高约束模放电中的边界离子温度和旋转速度输运垒进行了观测,并发现同新经典理论中离子温度台基宽度大于旋转速度台基宽度的预测不符,出现了同KSTAR相同的结果:离子温度台基宽度小于旋转速度台基宽度,目前猜测结果为环向旋转速度梯度驱使的平行流剪切不稳定性对台基区域的稳定性会造成很大的影响,进而影响了台基宽度的结果。2)对实验中H模的炮号及其边界环向旋转进行了统计工作,从统计的数据来看,目前可以得出这样的结论:等离子体边界旋转同L-H转换阈值功率的有着依赖关系,有着同其他装置一样有着类似的结果,在边界等离子体环向旋转越低的情况,L-H转换阈值功率就会越低。并且对于特殊放电:如RMP、SMBI注入下的离子温度和旋转速度也进行了分析工作并得出相应结论。
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