高能電子驅動的不穩定性的實驗研究

《高能電子驅動的不穩定性的實驗研究》是依託核工業西南物理研究院，由陳偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高能電子驅動的不穩定性的實驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳偉
• 依託單位：核工業西南物理研究院

項目摘要

高能粒子不穩定性是托卡馬克電漿物理研究的重要內容之一。在ITER的大功率非歐姆加熱條件下，電漿壓強會提高。但是這種提高會受到芯部磁流體不穩定性的限制，尤其是高能快粒子驅動的磁流體不穩定性，如魚骨模不穩定性、各種阿爾芬本徵模(AE)和高能量粒子模(EPM)不穩定性的限制。這些不穩定性會導致高能粒子的反常快速損失、降低高能粒子的加熱效率和可能損壞第一壁。這些不穩定性的研究和控制將是ITER面臨的重要問題。因此，在具備大功率非歐姆加熱條件的HL-2A上開展相關的研究，對ITER，對聚變堆都是十分有意義的。本項目將在HL-2A裝置上開展高能電子驅動不穩定性的研究。從實驗上探索高能電子驅動的不穩定性特徵及演化規律，系統研究集中於模的識別，模的穩定性、及這些不穩定性對電漿約束性能的影響等。

結題摘要

在本項目的資助下，HL-2A裝置上的高能量電子驅動的不穩定性被進行了詳細研究。一些優秀的實驗結果已經取得。 在強撕裂模（TM）期間，發現了能量粒子測地聲模（EGAM）。比壓阿爾芬模（BAE）和EGAM導致的密度擾動首次用微波都卜勒反射進行了測量。向理論預測的那樣，測量結果表明EGAM磁擾動的模數為m/n=2/0，並且局域在電漿芯部。EGAM的模頻率低於傳統GAM的頻率，並且在徑向方向是常頻。我們的實驗結果暗示，歐姆電漿中，EGAM的激發存在密度限，並且在ECRH和中性束（NBI）加熱的情況下，密度限會提升。磁擾動和密度擾動的自相干雙譜和互相干雙譜表明，在EGAM，BAE及TM期間存在強的非線性相互作用。相關結果已經發表在Physics Letters A和Nuclear Fusion上。 在強的電子迴旋共振加熱期間（ECRH），觀測到了電子魚骨模的頻率跳變行為。當ECRH功率超過0.9MW及電漿密度低於0.7*10^（19）m^(-3)，電子魚骨模頻跳出現。電子魚骨模的低頻和高頻分支都局域在q=1面附近，並且模數分別為m/n=1/1和m/n=2/2。通過硬X射線測量，發現20-30keV和40-60keV的高能量電子與低頻和高頻分支的魚骨模激發相關。相關結果已經發表在Nuclear Fusion上。 在強的電子迴旋共振加熱期間（ECRH），首次觀測到了多模BAE現象。軟X射線及Mirnov信號分析表明，三個模頻率範圍為f3～16-32 kHz, f2～15-28 kHz and f1～10-22 kHz，並且模數分別為m/n=2/1, 5/2 and 3/1，並且它們的都鑑定為BAE模。相關結果已經發表在Nuclear Fusion上。 這些新的觀測將幫助我們理解子阿爾芬頻區擾動激發的潛在物理機制。