電子模湍流與新經典撕裂模多尺度相互作用實驗探索

《電子模湍流與新經典撕裂模多尺度相互作用實驗探索》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由孫鵬軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電子模湍流與新經典撕裂模多尺度相互作用實驗探索
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孫鵬軍
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

未來聚變電漿自持拔您龍燃燒依賴於聚變α粒子的加熱，α粒子主要加熱電子的性質決定了改善和控制電子熱輸運能提高聚變反應堆的能量約束性能和降低發電龍蘭恥成本。然而現有的微湍流（離子和電子模湍流）模型僅能解釋現有聚變裝置部分參數範圍下的電子熱輸運。最近理論成果表明：微湍流與巨觀磁流體模，如新經典撕裂模，能發生多尺度非線性相互作用並影響電子熱輸運。由於兩者在時空尺度上的巨大跨距，現有計算機能力還不能實現對其相互作用的數值模擬，並且實驗中也缺乏能同時測量它們的乃訂灑診斷裝置，固數值模擬和實驗鮮有相關報導。EAST裝置CO2雷射相干散射診斷能同時監測k=10-30 cm^-1範圍的電子模微湍流以及新經典撕地芝裂模；本課題將主要藉助該診斷系統，在高功率輔助加熱條件下，初步探索寬波數電子模微湍流可否與新經典撕裂模發生多尺度非線性相互作用過程及其能量傳遞方向，為未來聚變裝置控制反常電子熱輸運及穩態運行提供重要的線索和數據積累。

結題摘要

未來聚變電漿自持燃燒依賴於聚變α粒子挨影譽的加熱，α粒子主要加熱電子的性質決定了肯囑備灑改善和控制電子熱輸運能提高聚變反應堆的能量約束性能和降低發電成本。探索電子模湍流能否與巨觀大尺度MHD模（如新經典撕裂模）發生多尺度非線性相互作用以及它們之間的相互作用方式有助於未來磁約束聚變裝置控制反常電子熱輸運和穩定運行。依託於具有長脈衝運行能力的EAST全超導托卡馬克實驗平台，本項目藉助於有同時監測電子模湍流和巨觀磁流體力學模（MHD）能力的CO2雷射相干散射診斷系統，展開了電子模湍流與巨觀大尺度MHD不穩定性之間的多尺度相互作用的實驗研究。我們在國際上首次發現：芯部k=10-30 cm^-1範圍的電子模微湍流可與巨觀大尺度1/1 MHD 模在很寬的頻率範圍內直接發生多尺度非線性耦合；我們也在實驗上證實：巨觀大尺度2/1 MHD模可以通過調節電漿得平衡參數分布來影響芯部電子模微湍流（k=10-30 cm^-1）的頻率以及功率。這倆個重要實驗研究結果證實了：巨觀大尺度MHD模可以通過直接非線性耦合或改變電漿平衡參數倆種方式來影響電子模微湍流，進而會影響電漿電子主再諒堡熱輸運。我們拓展研究了巨觀大尺度下電子模微湍流的行為特徵，我們還實驗驗證了EAST裝置CO2雷射相干散射診斷測量大尺度結構模的原理。本項目的研究成果為未來ITER及聚變反應堆長脈衝高性能電漿穩定運行提供了重要的科學依據和數據積累。