《射頻鞘對離子迴旋天線影響的實驗研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由秦成明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：射頻鞘對離子迴旋天線影響的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：秦成明
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
當離子迴旋(ICRF)天線通波時，在天線表面與電漿邊界之間會形成射頻鞘（RF sheath）。據理論和實驗證實，RF鞘是雜質產生、邊界功率損失，天線打火和'亮斑'形成的主要原因。RF鞘層對天線的影響是制約EAST裝置上ICRF長脈衝、穩態高功率運行的頸瓶，也是ITER裝置上高功率離子迴旋面臨的關鍵問題。本項目擬在射頻鞘模型建立與數值求解的基礎上，在EAST裝置上開展RF鞘對天線影響的物理實驗研究，包括對天線表面RF鞘電勢及電場分布的研究；雜質產生情況及邊界電漿參數對天線耦合影響的研究；結合實驗結果分析，調整修正數值求解進行天線最佳化設計研究。本課題旨在探索可以減小和控制RF鞘的有效途徑，減少雜質的產生，最佳化天線設計提高天線的耦合與功率容量，為EAST高功率離子迴旋穩定運行提供必要的保障；同時也對ITER裝置離子迴旋天線的設計與長脈衝、高功率穩定運行都具有相當重要的實踐參考和指導意義。
結題摘要
在EAST裝置上建立了三套離子敏感探針和朗繆靜電探針，在EAST上開展了RF鞘對天線影響的實驗研究，包括改變波的功率，天線陣之間的相位及相關的電漿參數等對RF鞘電位的影響的研究，獲得了一些可以控制和減小RF鞘電勢的有效途徑：天線的偶極相位運行和控制低的氫氘比可有效降低射頻鞘等。分析了EAST上離子迴旋天線加波期間對鄰近低雜波天線系統耦合嚴重影響的可能原因：低雜波連線埠的Langmuir探針測量表明了ICRF天線引起的射頻鞘矯正可以較大地改變刮削層的電漿邊界密度分布，引起天線連線埠的密度對流，從而影響低雜波天線的耦合係數。根據編寫的包含磁面信息的場線追蹤程式的數值計算結果，獲得遠離ICRF天線系統和低q放電或局部充氣都是降低射頻鞘的有效手段。天線結構本身也是影響RF鞘的關鍵因素之一。因而在射頻鞘程式數值模擬的基礎上，最佳化了天線法拉第禁止的結構和塗層材料，有效地降低了金屬雜質的產生。為了進一步減小天線的平行電場和提高電流驅動效率，新設計了一套4電流帶的天線陣，目前已經套用於EAST裝置,相關數據還在進一步整理中。以上的實驗結果為下一步EAST高功率、長脈衝實驗打下了堅實的基礎。
