HT－7超导托卡马克电流调制抑制破裂不稳定性的实验研究

HT-7超导托卡马克上的实验观察到,通过对等离子体环向电流的交流调制(即振荡通量电流驱动)的方法,可有效抑制撕裂模不稳定性,从而抑制大破裂。环向电流的交流调制也可减轻等离子体与壁的相互作用,减少杂质辐射,延长托卡马克等离子体放电时间。HT-7超导托卡马克上的实验发现,用等离子体环向电流的交流调制的方法,有效抑制MHD、推迟或避免大破裂的阈值是：当等离子体电流的交流调制幅值与等离子体电流的比值为10％～30％时有明显的抑制效果,小于10％时无抑制效果,大干35％会影响等离子体的稳定性。     

SUNIST球形托卡马克MHD不稳定性的探讨

托卡马克已经逐步成为磁约束聚变研究的主流,本文介绍了中国联合球形托卡马克SUNIST上的磁流体力学（MHD）不稳定性的测量和分析,提出了控制不稳定性的设想。     

利用外加偏压导体法控制球形托卡马克电磁扰动实验研究

MHD(Magneto hydrodynamic,磁流体力学)不稳定性是托卡马克磁约束聚变等离子体中的基本物理现象,是影响装置放电稳定性及等离子体约束性能的重要因素,通过磁探针诊断对球形托卡马克上的Mirnov扰动进行测量和分析,并利用外加偏压导体方法首次对扰动进行抑制。     

SUNIST上MHD扰动测量和模式分析

磁流体(Magneto Hydrodynamic,MHD)不稳定性是托卡马克磁约束聚变等离子体中的基本物理现象,是影响装置放电稳定性及等离子体约束性能的重要因素.通过磁探针诊断对Sino-United Spherical Tokamak(SUNIST)上的Mirnov扰动进行测量和分析,利用奇异值分解(SVD)方法首次对扰动的环向和极向模数进行分辨,并给出放电过程中的模数时间演化过程.     

EAST托卡马克等离子体电流和位形演化的数值模拟

EAST托卡马克是世界上第一台全超导托卡马克装置.文章利用普林斯顿大学开发的著名托卡马克模拟程序对EAST的首轮放电中等离子体电流和位形的控制进行了数值模拟,获得的结果与实验吻合得很好,说明控制系统的稳定性.同时模拟结果对EAST今后开展等离子体平衡和控制系统设计有重要的参考价值.     

面向磁约束聚变实验的先进中子发射谱仪诊断的研究

本文评述了EAST和HL－2A托卡马克装置上开展的聚变发射中子谱仪研究的进展．面向等离子体物理研究和ITER装置中子诊断技术发展的最新需求,针对EAST和HL-2A托卡马克装置的低中子产额（10^9-10^11s^-1）场,设计和发展了全数字化的液体闪烁谱仪和芪晶体中子谱仪．进行了EAST和HL-2A放电实验聚变中子产额随时间演化规律的研究,开展了HL-2A装置上NBI辅助加热效果的评估和EAST聚变等离子体锯齿震荡的中子通量诊断．使用液体闪烁谱仪和芪晶体中子谱仪测量实现了EAST放电的芯部聚变离子温度诊断,首次将托卡马克装置实验中子能谱直接诊断离子温度的下限推到1keV以下．在EAST装置上建设的双环式球形阵列中子飞行时间谱仪将为托卡马克装置辅助加热和快离子物理研究打下坚实的基础．     

试探粒子模型下托卡马克中逃逸电子的能量极限分析

高能量的逃逸电子轰击装置的第一壁材料会对托卡马克装置构成严重威胁.利用试探粒子模型分析了HT-7托卡马克中限制相对论逃逸电子的能量机制.     

铸造国家科学中心核心平台引领新技术和高端产业创新

正建设世界一流的重大科技基础设施集群,为多学科交叉前沿研究提供大型研究平台,作为合肥综合性国家科学中心建设的重要内容,大科学装置建设不仅凝聚和培养了一批国内外顶尖科学家和研究团队,而且形成了集群效应,提升了科技创新水平,带动和促进了新技术的创新发展。在中国科学院的指导下,合肥物质科学研究院与中国科学技术大学,坚持加快自主创新,建成了"同步辐射实验装置""HT-7托卡马克聚变装置""EAST全超导托卡马克聚变装置""中性束辅助加热系统""稳态强磁     

托卡马克上软x射线能谱测量电子温度的修正

HT-7托卡马克上通常采用软x射线能谱诊断测量等离子体的电子温度.由于该测量的弦积分效应,测量的不是局域的值.数值分析结果表明该测量误差取决于电子温度剖面、等离子体密剖面,以及拟合的能区.这个效应在等离子体电子温度测量中会低估电子温度.     

HT－7超导托卡马克上离子玻恩斯坦波调制实验

离子玻恩斯坦波调制实验在HT-7超导托卡马克装置上完成了。在实验中观察到了约束改善的现象。在离子玻恩斯坦波调制时,用朗谬探针阵列研究了HT-7托卡马克刮削层的涨落和输运。在离子玻恩斯坦波调制时,密度涨落被明显抑制,同时由静电涨落引起的向外的粒子通量和热通量减少到零。刮削层中的极向扰动传播方向改变了。即在欧姆放电时,极向扰动传播方向是离子逆磁方向。在有离子玻恩斯坦波时,极向扰动传播似乎停止,产生了负的径向电场。杂质辐射被离子玻恩斯坦波调制阻止。大的MHD能被离子玻恩斯坦波调制所抑制。由撕裂模引起的大破裂能够被延迟或被避免。重复多次的IBW脉冲可以进行扰动的解相关和约束改善的机理研究。     

TEXTOR-94与HT-7上欧姆放电下逃逸电子行为对比分析

实验研究发现HT-7托卡马克在放电起始阶段采用初始密度爬升不仅抑制了逃逸电子的初级产生过程,同时也抑制了逃逸电子的次级产生过程。而TEXTOR-94托卡马克在类似实验中观察到了比较强的次级逃逸过程。对该现象进行了对比分析。     

EAST托卡马克拉长位形演化的数值模拟

文章利用TSC对先进实验超导托卡马克(EAST)拉长偏滤器位形的放电进行了数值模拟,放电全过程中等离子体电流、等离子体大半径、小半径、拉长比随时间演化的模拟结果与实验结果及与EFIT反演结果吻合很好,为相关实验和开展更深入的EAST放电模拟研究提供了理论依据。     

振动时效技术在能源工程中的应用

介绍了振动时效技术在HT-7U超导托卡马克核聚变大底板、真空装置等能源工程中的应用.结果表明:振动时效后构件的残余应力下降,变形减小,工艺费用降低,工作效率大大提高.应用动态机械分析仪(DMA)采用激光焊接小试样,通过对基于应变幅度的阻尼多次测量,模拟材料振动时效过程,连续3次的振动测量试验表明,不同激振力(应变)幅值下,阻尼变化不同.激振力较大时,阻尼的变化有一个先增加后降低的过程.焊接规范对阻尼有明显的影响,试样焊接速度越高,阻尼越大.     

钨在等离子体破裂时的表面损伤

在托卡马克类型的聚变装置中,面向等离子体材料在等离子体破裂过程中要承受剧烈的热负荷,这会使得面向等离子体材料表面受到严重的损伤。实验中将纯钨样品放入HT-7托卡马克的刮削层中,以研究等离子体与纯钨表面的作用。实验后发现样品表面产生了等离子体冲击痕和熔化斑痕。     

液固两相流动系统中固体颗粒浓度和速度的CCD测量

为了研究液固两相流动系统中固体颗粒的浓度和速度随操作条件的变化,开发了适用于液固两相流动体系的电荷耦合器件(CCD)测量系统,该系统可在高空隙率和较宽液速范围内准确测量固体颗粒的速度与浓度,利用该CCD测量系统,对冷模(多管)循环流化床的分布板设计和冷模(单管)液固循环流化床的两相流动特性进行了研究。系统中采用的CCD单场测量方法可用于粒子高速运动情况,测得的颗粒最高运动速度为1．5m／s,测量精度高于奇偶两场的测量精度。     

EAST全超导托卡马克高约束稳态运行实验研究进展

开发安全、清洁的核聚变能,最终解决人类能源危机是聚变科学与技术研究的终极目标. 21世纪初启动建设的国际热核聚变实验堆(ITER)项目,促使聚变能开发朝商业应用迈进了一大步.具有ITER类似结构的托卡马克(Tokamak)磁约束聚变装置开展的等离子体放电实验,成为了现阶段聚变能开发研究的焦点.中国科学院等离子体物理研究所自主设计、建造的全超导托卡马克EAST,面向未来聚变反应堆关键的工程与物理问题开展了大量的探索研究.其中,在关于聚变反应堆能否经济实用地投入商用发电的高约束稳态运行实验研究方面,取得了一系列重大突破.继2012年实现400 s低约束模长脉冲运行、验证系统长脉冲运行能力之后, 2017年EAST又刷新了高约束模等离子体放电运行时间的世界纪录,成为首个具备100 s量级高约束模准稳态运行能力的托卡马克装置,并且首次触及到了磁约束聚变等离子体中最长的时间尺度——粒子平衡时间.为面向反应堆燃烧等离子体第一壁高热负荷承载,高约束边界局域模抑制以及长时间稳态运行控制的工程与物理问题的开拓研究,提供了国际磁约束聚变界最好的实验平台.现已在EAST上开展了钨铜水冷偏滤器、锂化第一壁、射频波电流驱动、弹丸注入、精确磁面位形控制、边界局域模和高热负荷缓解等一系列相关实验,并取得了重要的研究进展.     

合肥“人造太阳”获国际聚变界肯定

第21届IAEA聚变能大会16日开幕。与往届大会通常只有欧洲、美国和日本的3个托卡马克被列在汇报名单中不同，这次聚变能会议上，我国自行研制、建造的EAST托卡马克（俗称“人造太阳”）首次被列入名单，并作为大会的第一个报告，由此可见国际聚变界对第一个全超导托卡马克EAST的关注。     

基于Corsica的EAST等离子体平衡计算

等离子体平衡是托卡马克等离子体放电和控制的基础,文章利用Corsica程序,结合实验给出EAST放电过程中等离子体平衡位形的建立和等离子体电流、密度及温度剖面分布信息;同时在平衡位形建立的基础上开展了放电模拟研究,脉冲过程中等离子体电流稳定演化、等离子体大半径和小半径等重要参数的模拟结果与实验吻合较好.     

低杂波电流驱动等离子体中热电导的分析(英文)

研究了在HT-7托卡马克低杂波电流驱动实验中,等离子体环电压不为零时热电导与剩余环向电场之间的相互作用.实验发现在部分非感应电流驱动实验中,热电导增强了电流驱动.给出了低杂波电流驱动实验中等离子体的热电导.     

EAST托卡马克低杂波电流驱动的放电模拟研究

低杂波电流驱动是实现托卡马克稳态运行的主要手段。文章对EAST全超导托卡马克低杂波电流驱动进行了放电模拟研究,着重分析了低杂波驱动电流、波功率沉积、放电过程的伏秒消耗、等离子体电流、位置及等离子体电流剖面和位形演化,模拟结果对今后EAST开展长脉冲稳态放电有参考意义。