《邊界電漿絲狀結構的實驗研究》是依託核工業西南物理研究院，由嚴龍文擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：邊界電漿絲狀結構的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：嚴龍文
- 依託單位：核工業西南物理研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究絲狀電漿如何影響橫越磁場的對流輸運、粒子的再循環和運行密度極限等等。採用靜電探針陣列和高速CMOS相機觀測絲狀電漿的產生位置、統計和傳播特性。擬利用新設計的沿徑向、極向和環向布置的組合靜電探針陣列和高速CMOS相機，觀測絲狀電漿的三維空間結構及其頻譜特性和傳播速度，確定絲狀電漿的可能產生機制，研究刮離層中湍流絲狀電漿如何影響對流輸運。利用組合靜電探針陣列研究高約束放電中邊緣局域模（ELM）不穩定性產生絲狀電漿的三維結構和頻譜特性，利用高速CMOS相機觀測ELM絲狀電漿的空間尺度及其傳播速度，比較湍流絲狀電漿與ELM絲狀電漿在時空結構和傳播速度等方面的異同點，比較它們的產生位置和可能的機制。改變電漿放電的密度，研究不同密度下湍流絲狀電漿和ELM絲狀電漿的特性，探索研究絲狀電漿如何影響放電的密度極限。
結題摘要
本項目通過開展邊界電漿絲狀結構的實驗研究，設計了一套性能獨特的環向相距60度的徑向梳狀形探針陣列和極向弧形耙子探針陣列，首次成功地開展了絲狀電漿的三維特性研究。測量結果表明，絲狀電漿的徑向和極向尺度分別為1cm和1.5cm。隨電漿線平均密度的增加，絲狀電漿的爆發頻率從每秒6000-10000 降低到每秒2000-4000，而對應的Hole的爆發頻率從每秒2000-4000增加到每秒8000-10000，這一實驗結果與理論模擬結果相符。當長程相關的兩探針處在同一條磁力線上時，其相關係數可達0.9以上，估算的平行波數值與理論模型的預測一致。三維空間結構的測量給出了絲狀電漿結構的產生和傳播過程的直觀圖像，其極向平均流速在(1~2)千 米/秒，徑向運動速度為（0.8-1.8）千米/秒，表明絲狀結構的傳播主要由湍流的極向流剪下所驅動。每次ELM不穩定性爆發後，都會產生大尺度的絲狀電漿結構。在超聲分子束注入（SMBI）以後， ELM的爆發頻率能提高2-3倍，相應的幅度會降低20-30%，暗示大尺度的絲狀結構已經被SMBI所抑制，產生了更多的小尺度的絲狀結構。絲狀電漿的產生率會隨徑向速度的增加而下降，在SMBI後下降得更快，徑向速度大於1km/s 的產生率被極大地抑制了。在SMBI後， ELM爆發導致的大尺度絲狀結構會變成一種低頻振盪，也叫極限環振盪，其頻率大約為2-3 kHz，這種振盪有助於研究L-H模式轉換的物理機制。 此外，我們還觀測到湍流幅度增加同時電子壓力梯度不斷下降的一種新的極限環振盪，並命名為type-J LCO。利用高速相機觀測絲狀電漿特性的研究正在進行之中，並將與探針陣列的測量結果進行細緻的比對，預期會做出更多有特色的成果。
