高能离子对EAST等离子体压强的影响

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等离子体平衡对托卡马克磁约束装置来说非常重要。与磁平衡相比,动理学平衡拥有更丰富的等离子体压强与等离子体电流以及安全因子剖面细节等信息。而且动理学平衡有H-模等离子体的台基区结构,这是磁平衡所没有的细节。所以如何获得一个可信的、自洽的动理学平衡是一个非常重要的工作。并且随着EAST上中性束加热(NBI)和离子回旋加热(ICRH)等辅助加热功率逐步地提升,NBI与ICRH产生的快离子的作用也越来越重要,然而在这之前EAST上制作平衡时并没有考虑快离子的作用,尤其是ICRH产生的快离子在EAST上的特点我们知之甚少,所以研究快离子如何影响平衡也成为了一个急切的课题。本文将研究包含NBI与ICRH产生的快离子如何影响EAST等离子体的压强。我们使用一个包含有中性束注入加热和离子回旋共振加热的典型的EAST上H-模放电的磁诊断以及动理学诊断数据,使用新的拟合工具EASTfit对数据进行拟合得到合理自洽的动理学剖面。我们使用TRANSP/NUBEAM程序,结合前面得到的磁诊断和动理学剖面,计算得到NBI产生的快离子压强,对总压强进行了修正,并且同时,我们通过自举电流的约束计算得到了修正后的总电流剖面分布。最后我们使用修正后的总压强和总电流对拥有不同加热的两个时刻的平衡使用EFIT程序分别进行了反演,得到了两个动理学平衡。我们发现快离子压强可以达到总压强的三分之一。并且快离子主要沉积在芯部,这是因为中性束功率主要沉积在芯部。快离子电流也主要在芯部,对台基区贡献非常小。我们发现动理学平衡在台基区出现了一个非常陡的压强梯度以及由压强梯度在边界区域导致的自举电流。通过对比两个时刻的平衡,我们发现中性束注入主导了离子加热。为了分析离子回旋共振加热产生的快离子对EAST等离子体压强的影响,我们使用之前做的平衡以及TRANSP/TORIC程序对在轴和离轴以及不同天线位置的ICRH加热进行模拟。通过不同功率下的模拟,我们发现ICRH功率足够高时,ICRH产生的快离子压强贡献不能被忽略。当输入功率超过3MW时,快离子压强能达到总压强的60%。并且当共振层从芯部向高场侧或低场侧移动时,压强剖面也会被非常大的改变,并且被展宽。当天线位置从中平面向上移动时,压强剖面同样会被展宽。这样的结果为EAST剖面控制提供了选择。
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