《HL-2A裝置上電子內部輸運壘的形成機制研究》是依託核工業西南物理研究院，由石中兵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：HL-2A裝置上電子內部輸運壘的形成機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：石中兵
- 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
電漿電子熱運輸問題是未來聚變反應堆中要解決的主要課題之一。電子的熱輸運決定著聚變反應堆是否能進行自持的熱核反應。為了獲得高約束品質的電漿，需要弄清電漿中形成內部輸運壘的物理機制。本項目將開展在大功率輔助加熱和驅動條件下內部輸運壘形成機制的研究，重點研究在內部輸運壘形成期間電漿電子熱pinch與動量輸運的規律與機制。通過改變ECRH/ECCD的沉積位置和驅動效率，來控制電漿剖面分布、旋轉和徑向剪下，降低由湍流引起的反常輸運，從而使電子溫度梯度增大，進而實現形成電子內部輸運壘和改善電漿約束品質。研究在ECRH沉積區域內外，電漿旋轉速度分布變化與熱pinch的關係，芯區湍流變化規律。另外利用超聲分子束注入、低雜波電流驅動和中性束注入等輔助手段，研究影響電子熱輸運的主要因素及產生電子內部輸運壘的可能性和條件，給出形成電子內部輸運壘的加熱和驅動的功率域條件。
結題摘要
本項目“HL-2A裝置上電子內部輸運壘的形成機制研究”自項目啟動以來，項目組根據研究目標和研究任務，在擾動輸運分析方法、實驗條件與診斷準備、電漿調製輸運實驗、湍流與輸運物理分析等下四方面按計畫地推進研究工作，（1）首先研究了擾動輸運分析方法，根據擴散輸運模型，分析擴散和對流的影響，實驗上通過摸索調製脈衝擾動方案，分析擴散、對流(pinch)和阻尼項的作用，發現擴散主要由相位決定，而受擾動幅度影響較小，對流主要由幅度影響，通過幅度分布和相位分布對比可以基本確定對流的貢獻，而阻尼的作用較小，在同時考慮幅度和相位時可以忽略不計。（2）芯部剖面和湍流診斷升級改造，發展和完善了多道電子迴旋輻射系統(64道，分辨0.5cm / 10us)、多道相關電子迴旋輻射系統(8道，分辨1cm / 1us)、多道都卜勒反射系統（16道，分辨0.5cm / 1us），獲得了高時間分辨和高空間分辨的電子溫度分布、芯部溫度湍流分布，這些系統對保障實驗具有決定性作用。（3）利用電子迴旋共振加熱和超聲分子束注入等調製手段，在外部加入脈衝調製後，測量了電漿溫度和密度脈衝傳播幅度和相位，測量了輸運壘與其它參量之間的關係。（4）在完成實驗條件準備，分析方法和實驗的基礎上，研究了在內部輸運壘期間，電漿湍流輸運，對比研究了電子迴旋共振加熱和超聲分子束注入在不同區域產生擾動調製後，擾動源沉積位置附近，擴散和對流的分布特徵，分析了電漿旋轉速度分布變化，電漿芯部湍流的變化規律。研究了影響電子熱輸運的主要因素及產生電子內部輸運壘的可能性和條件，實驗結果表明顯壘區的流剪下對輸運壘的形成和湍流抑制具有決定性作用。 項目實施四年來，項目團隊成員及學生共發表與本課題研究內容相關的文章23篇，參加國內國際學術會議20餘人次，獲得中核集團公司科學技術獎一等獎和三等獎各1項，國家科學技術進步獎二等獎1項；申請發明專利4項授權，實用新型專利2項授權，在診斷和物理實驗方面培養了5名碩士研究生。
