《托卡馬克芯部電漿轉動的間接驅動和調製實驗研究》是依託華中科技大學，由陳志鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：托卡馬克芯部電漿轉動的間接驅動和調製實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳志鵬
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
磁約束核聚變是實現核聚變能源和平利用的最有可能性的方式之一。磁約束核聚變裝置托卡馬克先進運行狀態為高約束模式。電漿轉動被認為在H模形成過程中扮演了非常重要的角色，已經成為托卡馬克電漿物理研究的前沿問題之一，如何估計磁約束聚變裝置中的電漿轉動速度和驅動電漿旋轉是聚變研究中的重要課題。本項目計畫在J-TEXT托卡馬克裝置上採用偏壓電極的方式驅動邊界電漿轉動，將其作為動量驅動源，通過動量輸運方式間接驅動和調製芯部電漿轉動，開展電漿轉動相關的實驗研究。實驗將通過在伸入到最外層閉合磁面以內的電極與真空室壁（限制器）之間加上偏壓，控制托卡馬克邊界電漿轉動速度，並通過各種轉動診斷技術對芯部區域的電漿轉動變化進行測量，分析不同區域間的轉動動量的輸運過程。該實驗研究對了解托卡馬克電漿轉動機制和動量輸運過程、探索控制電漿轉動的方法具有現實意義。
結題摘要
磁約束核聚變是實現核聚變能源和平利用的最有可能性的方式之一。磁約束核聚變裝置托卡馬克需要在高約束模式下穩態運行,而電漿轉動被認為在約束改善及不穩定性抑制過程中扮演了非常重要的角色，已經成為國際熱核聚變實驗裝置（ITER）穩定運行中的關鍵之一。而與磁約束聚變裝置中電漿轉動密切相關的環向動量輸運和本徵轉動研究是聚變物理研究的前沿問題之一。本項目首先在J-TEXT托卡馬克裝置上採用偏壓電極的方式驅動邊界電漿轉動，獲得偏壓電極的伏安特性曲線以及電極電流驅動邊界電漿轉動特性。接著通過周期性變化的偏壓電極電流調製邊界電漿環向轉動，研究了邊界電漿環向轉動調製芯部電漿環向轉動的實驗現象,分析邊界環向轉動擾動量向芯部區域擴散的過程，在J-TEXT裝置上首次獲得環向動量擴散係數和對流速度，結果表明了反常的環向動量輸運過程。隨後，為了分析反常環向動量輸運的機理，利用複合型靜電探針研究了邊界主粒子湍動動量輸運過程，確定了雷諾協強項占主導的湍動動量輸運過程，並進一步對比分析了正負偏壓產生的徑向電場Er剪下對局部湍動輸運抑制的作用。本項目最後還利用特定的偏壓條件將邊界電漿轉動置零，定量研究了殘餘協強與本徵力矩間的關係，為“殘餘協強可以扮演本徵動量源的角色來驅動本徵轉動”這一理論預言提供了直接的實驗證據。本項目採用偏壓電極驅動轉動從而研究磁約束電漿轉動性質的方案在國內並不多見，升級後的偏壓電極系統已經成為J-TEXT裝置上高效的調製工具，協助完成了多項與電漿轉動相關的研究工作，為磁約束電漿轉動機理研究提供了實驗參考。
