與內部輸運壘相關的長壽模的實驗與數值模擬研究

《與內部輸運壘相關的長壽模的實驗與數值模擬研究》是依託核工業西南物理研究院，由鄧瑋擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：與內部輸運壘相關的長壽模的實驗與數值模擬研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄧瑋
• 依託單位：核工業西南物理研究院

項目摘要

理論預言內部輸運壘的形成與伴隨其出現的MHD不穩定性密切相關，通過對MHD不穩定性的控制來主動控制輸運壘，但其直接的實驗證據較少，且形成機理仍有待深入研究。本項目擬結合國際上該領域的研究前沿和國內已有基礎和條件，採用物理實驗研究與數值模擬相結合的方法，在HL-2A托卡馬克上利用中性束加熱、電子迴旋共振加熱/電流驅動、低雜波電流驅動以及分子束加料作為手段，研究與內部輸運壘相關的長壽模特性；利用平衡計算編碼EFIT、HELENA 和理想磁流體不穩定性計算程式MISHKA，在模擬中引入在物理實驗中發現的對模有顯著影響的條件，對實驗觀測的現象進行物理分析與解釋。研究長壽模的形成條件及其觸發機制，以及它與內部輸運壘的相互作用。通過對長壽模的主動控制，實現內部輸運壘的長時間維持與高約束狀態的恢復可行性研究。

結題摘要

對於目前和未來的聚變實驗裝置來說，如何獲得高約束性能的電漿是非常關鍵的問題。 內部輸運壘的形成對電漿約束的改善起到了重要作用。而在HL-2A托卡馬克上大功率加熱條件下所觀察到的穩態內部輸運壘與其伴隨的電漿芯部的MHD不穩定性有著密切的關係。這些芯部的MHD不穩定性在電漿芯部的非線性演變過程對電漿參數的影響，以及對內部輸運壘的觸發起著至關重要的作用。 在HL-2A托卡馬克上利用中性束加熱、電子迴旋共振加熱/電流驅動、低雜波電流驅動以及分子束加料作為手段，研究與內部輸運壘相關的長壽模特性，以及對電漿參數的影響；利用平衡計算編碼EFIT和理想磁流體不穩定性計算程式GATO，對實驗觀測的現象進行物理分析與解釋。實驗中觀察了長壽模的形成條件及其觸發機制，以及它與內部輸運壘的相互作用。實驗和理論研究證明該模是由於弱剪下達到臨界值使得理想交換模達到臨界穩定，受到中性束的高能粒子的激發。實驗中首次觀察到到長壽模可以受到電子迴旋加熱(ECRH)和超聲分子束(SMBI)的有效抑制, 可能是由於局部加熱或加料引起的磁剪下或者壓強分布的改變。實驗證據表明長壽模的高次諧波可依次被逐漸增加功率的ECRH抑制。通過對長壽模的主動控制，實現內部輸運壘的長時間維持與高約束狀態的可行性研究。