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一级标题:小二号方正黑体简体
HL-2A装置上芯部弹丸加料
中的电子热输运研究①
作者:小四号仿宋
丁玄同 杨青巍 严龙文 刘德全 肖正贵
朱根良 刘 仪 周 艳 潘宇东 崔正英
刘泽田 石中兵 季小全 肖维文 刘 永
摘要:六号方正书宋简体
本文将报道在HL-2A装置上无辅助加热条件下的弹丸加料实验结果.该工作的着重点是研究在中心加料欧姆放电中的电子热输运
关键词:六号方正书宋简体
关键词 电子热输运 约束 弹丸注入
正文:小五号方正书宋简体 公式,数字,英文:小五号Times New Roman
从80年代中期开始,在许多聚变装置上观察到了用弹丸注入改善的等离子体能量约束.在JET和一些大型托卡马克上[1]实现了弹丸增强约束模(PEP).PEP模的机制也已在理论上做了分析[2].分析表明,有多种机制在减小反常输运中起作用,而这些机制的作用依赖于实验的条件.本文将报道在HL-2A装置上无辅助加热条件下的弹丸加料实验结果.该工作的着重点是研究在中心加料欧姆放电中的电子热输运.
二级标题: 五号方正黑体简体
1 实验安排
HL-2A装置是一个带封闭偏滤器的中型托卡马克装置(R=1.64 m,a=0.40 m)[3].在本实验中,装置运行在孔栏位形下,主要参数范围为等离子体电流200～300 kA,纵场2.2～2.5 T,线平均密度(1～6)×1019,电子温度0.5～1.2 keV.在装置弱场侧安装了一个弹丸注入机,它可以在一次放电中连续发出8个弹丸.
2 实验结果
主要等离子体参数的典型时间分布是这样的,在第3个弹丸注入后,线平均密度从2.7 ×1019增加到5.5×1019 .从ECE测量中可清楚地看到仅有第3发弹丸注入到等离子体 芯部,这是因为芯部的电子温度有很大的下降, 而边缘的温度下降很少. 极 向βp和能量约束的时间τE是用反磁线圈测出的.在第3个弹丸注入后,它们同时逐渐上升.τE从50 ms上升到150 ms.离子温度在弹丸注入后也明显上升到大于700 eV.我们发现,放电似乎可以分为两个不同的状态,它们具有不同的Te / Ti值, 从710 ms到850 ms,Te / Ti～1; 从850～1200 ms, Te / Ti >1.
实验中电子热输运系数是用热脉冲传播的方法得到的.用软X射线锯齿可以测出在q=1面外的等离子体约束区(ρ～0.5)的电子热输运系数[4].图1表示电子热扩散
脚注:六号方正书宋简体
①国家自然科学基金资助项目(10335060和10235010)
系数Xe的时间分布.它是通过对一个一个锯齿的测量得到的.在第3个弹丸注入之后,电子热扩散系数从大约6 m2 ·减小到2 m2 ·.它和能量约束时间成反比.我们认为能量约束时间的改善是和电子热输运有关的.图2表示在弹丸加料后出现的空芯电子温度分布.中心和边缘的电子温度分别下降了约为原来的40 %和5 %.而线平均密度和边缘密度分别用HCN激光干涉仪和微波反射仪测到的.在550 ms(弹丸注入前)和720 ms(弹丸注入后)峰化因子/ne ( r/a=0.7 ) 分别为1.55和3.1.
根据MHD模式分析, 在弹丸注入前可以得到2个在r=7 cm半径的 q=1 面和在弹丸注入后的2个在半径为±30 cm的 q=2 面及2个在半径为± 12 cm 的q=1 面.由于在放电中等离子体电流和纵场不变,边缘± 40 cm 的q总是为3.5,这样可以给出q的趋势曲线, 结果显示弹丸注入后出现较弱的磁剪切.
图说明(六号方正书宋简体)
图1 在弹丸注入中电子热输运系数的变化
图说:六号方正书宋简体
1——注入3个弹丸.
3 讨论和总结
弹丸注入后约束和电子热输运特性可以分为两个不同的状态.在第一个状态下(从710～850 ms)电子密度高度峰化,电子温度出现中空分布.中心离子温度上升到700 eV与电子温度很接近(Te / Ti～1),但电子热扩散系数没有明显减小.离子温度可以较长地维持在较高的水平上,可能和离子能量约束的改善有关,众所周知,峰化的密度分布可以稳定离子模.
图题:六号方正书宋简体
图2 在弹丸注入中电子温度分布的变化
在第3个状态下从850～1200 ms,电子密度分布略微峰化,而电子温度逐渐已恢复到原来的值.但电子热输运明显减小,能量约束时间大大增加.在这个状态下,主要特点是q=1面明显展宽.

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