HL-2A台基區不穩定性與台基形成的相互關係的實驗研究

《HL-2A台基區不穩定性與台基形成的相互關係的實驗研究》是依託核工業西南物理研究院，由鐘武律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台基區不穩定性與台基形成的相互關係的實驗研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鐘武律
• 依託單位：核工業西南物理研究院

項目摘要

磁約束聚變電漿的台基區物理研究，尤其是邊緣輸運壘的結構和形成機制研究是目前聚變電漿物理研究的熱點前沿課題之一，其對於獲得高性能的聚變電漿尤其是ITER具有重要的意義。本項目將在HL-2A托卡馬克裝置上開展台基區動力學實驗研究。通過利用快速掃描微波反射計測量並定量描述台基的結構參數，並利用微波反射計同時測量台基區的電漿漲落，測量不穩定性模的徑向和極向特徵參數，通過與現有理論模型進行比較，鑑別台基區不穩定性的類型。研究其空間結構和演化特徵與台基結構的相互關係。理解台基不穩定性對台基飽和的作用，以及台基結構演化對不穩定性激發的作用，為預測台基結構的物理模型發展提供實驗依據。

結題摘要

磁約束聚變電漿中關於邊緣輸運壘的結構和形成機制研究是目前聚變電漿物理研究的熱點前沿課題之一。本項目在HL-2A托卡馬克裝置上開展了電漿台基動力學研究。通過利用先進微波診斷系統測量了台基區的結構參數、電漿漲落及不穩定性模式的時空演化。並結合理論模擬，鑑別了不穩定性模式的類型。研究了不穩定性模式與台基結構演化的相互關係。在電漿診斷系統方面，2014年我們完善和升級了HL-2A裝置上的微波反射計系統，提出了一種修正的相位提取方法重建電漿密度分布，可以快速（小於25微秒）完整地測量台基的結構。2015年我們新發展了多道微波都卜勒反射計（K和Ka波段）, 首次在HL-2A裝置上利用多道微波都卜勒診斷系統三維地測量了帶狀流，並證實了帶狀流阻尼機制的理論預言。在物理研究方面，在HL-2A的台基區內，觀察到了50-100kHz的準相關模存在於第一個ELM爆發之前或相鄰ELM間隔內，測量了該模的三維空間結構。研究了台基區準相干模對台基演化的作用，揭示了該模對台基飽和的重要作用。在HL-2A的H模期間，首次觀察到激發電磁湍流的兩個正負非對稱的臨界雜質密度梯度，並從實驗和理論模擬上揭示了在電漿高約束放電模式下雜質離子對電磁湍流的驅動機制。依託於該項目的資助，我們發展和完善了HL-2A上的電漿診斷系統，開展了台基區物理的前沿課題研究，並取得了一系列重要的物理成果。在2014-2016年期間，與項目相關的主要成果如下：文章共發表8篇（已標明資助），其中SCI文章7篇；參加國際會議4次，國內會議3次，其中歐洲物理學會邀請報告1次，中國物理學會邀請報告1次，安徽省核學會邀請報告1次；獲歐洲物理學會獎勵1項，中國核學會獎勵1項，獲全國蔡詩東電漿物理獎。該項目取得的研究成果對我們進一步深入開展磁約束電漿高約束模物理研究打下堅實的基礎，為理解台基物理，進一步提高電漿約束，以及未來主動控制電漿輸運等提供了重要的參考。