《HL-2A/M裝置上BAE不穩定性的實驗研究》是依託核工業西南物理研究院，由於利明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：HL-2A/M裝置上BAE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：於利明
- 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
在ITER中，高能α粒子除了自持加熱外還可能驅動BAE不穩定性。BAE會引起電漿大的能量和快粒子損失，使電漿約束變壞，甚至毀壞第一壁。除此之外，BAE還會再分布高能粒子，影響驅動電流的分布，對其它磁流體不穩性產生影響。最近，在HL-2A裝置上觀測到了由高能粒子激發的豐富的BAE現象：如，在NBI加熱期間由高能離子激發的BAE；在小功率ECRH加熱期間由高能電子激發的單支BAE，以及在大功率ECRH加熱期間的三支BAE共存且頻譜展寬的現象；甚至在歐姆加熱條件下由高能通行電子激發的BAE，以及撕裂模導致的BAE現象等。本課題將在實驗上重點對比分析在ECRH和在歐姆（或者LHCD）加熱條件下分別由高能捕獲和通行電子激發的單支BAE模，研究BAE模不同的激發機制；確定大功率ECRH加熱條件下多模BAE的模結構，揭示其激發機制；闡明BAE模對能量和高能粒子損失、再分布以及輸運的影響等。
結題摘要
在磁約束聚變裝置上，由電子迴旋共振加熱/電流驅動（ECRH/ ECCD）和低混雜波電流驅動（LHCD）等方式產生的高能量電子可以激發魚骨模（fishbone）、比壓阿爾芬本徵模（BAE）、能量粒子模（EPM）和環向阿爾芬本徵模（TAE）等多種磁流體不穩定性。高能量電子的小軌道特徵可以被用來模擬ITER裝置上燃燒電漿中的阿爾法粒子行為，為ITER物理提供重要的實驗依據。在HL-2A裝置上大功率ECRH/ECCD和LHCD加熱/驅動條件下開展的了如下實驗研究： 首次發現了LHCD條件下高能量電子激發的兩支傳播在電子逆磁漂移方向的頻率和極向/環向模數（m/n）分別為9-12和15-17 kHz m/n=3/1和5/2的BAE。這兩支BAE的激發與LHCD的驅動功率以及高能量電子的分布有關。通過對電子迴旋輻射非熱輻射的相對論頻率下移效應得到了激發BAE的電子能量；在大功率離軸ECRH加熱條件下的電漿電流下降階段，發現了隨電漿電流分布的變化而連續出現不同模數的m/n=2/1、3/1、4/1和5/1等BAE不穩定性；還利用微波干涉診斷和阿爾芬本徵模程式（AMC）分別測量和計算了BAE的徑向模結構，首次得到了BAE的模結構。除此之外，還對BAE進行了理論研究。 在電漿電流爬升和大功率ECRH和ECCD共同作用下，非共振魚骨模（NRF）和雙魚骨模不穩定性被首次發現。NRF通常具有基本飽和不變的幅度和頻率，並且可以持續較長的時間。NRK的激發條件為：弱或者反磁剪下，並且最小安全因子稍大於1。利用HL-2A的數據對內扭曲不穩定性的色散關係解析，得到了包括NRF在內的內扭曲模的模結構、頻率和增長率等，並且計算結果與實驗結果相符。 在大功率ECRH加熱條件下，高能量電子激發的頻率在160-380 kHz的n=4的TAE也被首次觀測到。TAE的頻率和阿爾芬速度成正比。利用AMC代碼可以確定該不穩定性為TAE，並且具有n=4，m=4和5的模結構，局域在ρ=0.35的位置。通過對電子迴旋輻射非熱輻射的相對論頻率下移效應計算可知：TAE由能量為150-230 keV的高能量電子激發。 這些研究成果為ITER裝置ECRH/ECCD啟動，混雜運行模式下因ECRH/ECCD和LHCD加熱/驅動產生的各種不穩定性激發和控制進行預演，為ITER的運行提供重要的實驗依據。
