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电子反常热输运问题是磁约束核聚变面临的重要问题之一,而解决这个问题的基础就是要研究清楚与其密切相关的电子模湍流。电子模湍流一般包括捕获电子模(TEM)和电子温度梯度模(ETG),两者都传播在电子逆磁漂移方向,并且在空间尺度上常常处于电子回旋半径与离子回旋半径之间。由于高波数湍流诊断的匮乏,电子模湍流的实验研究还远远不成熟。在2012年我们首次在EAST托卡马克装置上建立了四道切向CO2激光相干散射系统,能够同步测量多区域宽尺度的电子模湍流的径向特性,并且在2015年我们将其升级成为极向散射系统,能够同步测量多区域宽尺度的电子模湍流的极向特性。基于EAST相干散射系统和各类数据分析方法,我们系统分析了EAST装置上电子模湍流的一般性特征,深入研究了在约束模式转换条件下电子模湍流的动态变化,并初步探索了大尺度磁涨落条件下对电子模湍流的调制作用。 首先,我们进行了在各种加热和驱动方式下电子模湍流的径向和极向测量,系统研究了电子模湍流的一般性特征。在纯欧姆放电的情况下,径向和极向测量有着相似的特性,特别是各区域和尺度的电子模湍流的强度—权重频率都表现出负指数的关系,暗示了电子模湍流固有的结构特性。在低杂波加热和驱动的情况下,径向测量在湍流强度—权重频率上依然满足负指数关系,然而极向测量已不再满足,暗示低杂波可能驱动了强烈的等离子体极向旋转,对电子模湍流产生了重要影响。在离子回旋加热情况下,我们发现在径向测量中,离子回旋的加入会引起低频模的增长,并且在湍流强度—权重频率上依然满足负指数关系。在中性束注入情况下,我们发现在极向测量中,平行于赤道面且同向注入的左源和右源将会引起等离子体相反方向的极向旋转,对电子模湍流产生不同的影响。总的来说,电子模湍流在各类加热和驱动方式下呈现出一些相似的特征,例如湍流强度—权重频率的统计中,径向测量常常满足负指数关系,但是各种加热和驱动方式会引起等离子体不同的极向旋转状况,进而对电子模湍流产生重要而有差异的影响。 其次,我们系统观测了电子模湍流在等离子体约束模式转换状态下的特性变化,从功率谱特征、湍流强度、结构性特征以及非线性耦合等角度进行了深入研究。在L模和H模状态下,电子模湍流无论在强度还是结构性特征上都有明显的差别,可能会导致两种状态下等离子体输运特性的差异。L-I-H转换状态下,芯部和外部电子模湍流在强度演化上比较相似,但是在结构性特征和非线性耦合上有明显的差异。在L-I-H和L-I-L转换的对比研究中发现,电子模湍流在结构性特征上的非线性变化可能是决定等离子体约束模式转换选择的关键因素。在H-I-L转换过程中,芯部和外部电子模湍流常常出现不断增强的,从芯部向外部传播的低频准相干(QC)结构,初步证实了H-L转换反馈循环机理对于电子模湍流也是适用的。 最后,我们观测了在撕裂模(TM)和β引导的阿尔芬波本征模(BAE)爆发情况下的电子模湍流特性,初步探索了大尺度磁涨落和电子模湍流的相互作用及其机理。随着TM的爆发,电子模湍流出现了对应着TM基础频率的一系列谐波震荡,并且谐波的频率变化趋势也与TM是一致的,暗示TM对电子模湍流产生了直接的线性调制作用。随着BAE的出现,电子模湍流出现了多个中高频QC结构,并且这些QC结构没有倍频关系,而当BAE的频谱忽然展宽时,这些QC结构也相应地出现了向上和向下的频率跳跃现象,这些结果暗示,不同于TM对电子模湍流的直接调制作用,BAE对电子模湍流产生了非线性的调制作用。