Post on 07-Jan-2016
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第六章,粒子约束 粒子输运和控制 杂质输运和辐射 偏滤器 高能粒子物理
1,粒子输运
)/2( 2arnCnDnVnD v
TCV 装置上两种放电条件下密度轮廓和温度轮廓的比较
DIIID 上L模等效热输运和粒子输运系数
Ware pinch
))(( BvEemvdt
d
EBv )(
BvBv r )(
无碰撞时,粒子环向运动方程
对于香蕉粒子,平均后稳态时左方为0
B
Evr
典型值 Eφ=0.1V/m,Bθ=0.5T, 〈 vr 〉 =0.2m/s
实验研究方法 稳态分析 扰动技术 锯齿振荡 重复吹气,弹丸注入 激光吹气(杂质输运)
DIIID 热离子 H 模的粒子约束研究(稳态分析方法)
和边界区 Ti 相关和密度正相关
τ p>τ E
调制法测量粒子输运系数S
t
n
VnnD
))(()(~ rtSinrAn
Ar
r
CosXSinYD
2
)()(
Ar
r
CosXr
AYA
rSinXA
rYr
A
A
r
drrACosX0
r
drrASinY0
输运方程
引进扰动项
R<0.9a 源项 S 可略
其中
JT-60 上的粒子输运 (He)CXRS (电荷交换复合光谱)测量密度
hAHAHAH ZZZ )1()1(0
ASDEX 上用气体调制法测量粒子输运系数
不同测量道密度调制波形
不同电流 (q 值 ) 的实验结果
边界区粒子输运是湍流输运密度相对涨落约 30%
和漂移波不稳定性大致符合
一些主要实验结果(并不很普遍) D∝1/n V,D 朝边界增大 V,D 在密度极限增大 弹丸射入等离子体内
部能达到更高的密度极限
核心区粒子和热输运高度相关,接近离子输运
ELM 影响粒子输运 DIIID 上离子热扩散和粒子扩散系数比较
原子过程eVTeHeH e 20,22
eVTeHHeH e 20,22
eHeH 2
HHHH
hHeH
heHeeH
分解
分解电离
电子碰撞电离
电荷交换
辐射复合
三体碰撞复合
加料方法 吹气 弹丸注入 4km/s ,渗透 ITER
半径 20-30% 紧凑环注入
弹丸强场注入和弱场注入比较 (ASDEX-U)
紧凑环 (CT) 注入
加速装置 RACE
速度可达 1000km/s
密度可达 1022m-3
可入射到0
22
22
1
TBv
2, 杂质输运
Z
e
i
e
Z
rn
rn
rn
rn
)(
)(
)(
)(
)2(2 Z
ZZZ n
a
rS
dr
dnD
smDZ /)625.0( 2
25.0 S
杂质的向中心集中效应
杂质输运属于碰撞区,但
主要实验结果是反常的
不同杂质的辐射水平
杂质效应:增加辐射能量损失和降低核反应率
Tore Supra:反常杂质输运
实验结果和新经典及湍流输运比较
Ni 注入,不同电子密度Z扫描,约束时间
激光吹气,痕量注入
Alcator C-Mod上可视杂质输运
TEXTOR 上短脉冲充气研究杂质输运
D远远大于新经典值
D 朝边界区减少
D 在中心区减少
ASDEX 上的杂质输运利用锯齿振荡
He-Ar 符合新经典值
Kr,Xe 高于新经典值,高 Z向中心集中
HL-2A 激光吹气研究杂质 (Al) 输运
JET 上的杂质输运大于新经典值
Shot 55802
L 模放电 H 模放电
排灰问题crit
E
He
*
eff
HeHe R
1
*
L 模, supershot, ELM-H 模符合这一要求
3,偏滤器偏滤器的功能 消散主等
离子体逸出功率
保持充分气压以排出氦灰
减少杂质产生
屏蔽壁产生杂质
偏滤器的构造1,偏滤器盒:支撑
2,靶:离子中性化
3,反射板:反射中性粒子
4,罩:反射中性粒子
5,衬套:保护盒子
6,诊断设备
7,支撑件,密封件,冷却管
偏滤器的构造(续)
偏滤器的物理模型
偏滤器工作区域 鞘限制区 热导限制区 脱栏区
脱栏等离子体
DIIID 上氘气吹气造成的脱栏等离子体
4, α粒子物理
cos
22
0
3
0
R
q
R
r
土豆轨道
)1.14()5.3(4 MeVnMeVHeTD
α粒子的慢化和加热
不同装置上快离子参数
δ:轨道相对磁轴的位移
α粒子输运 中心区为新经典 ~
0.1m2/s 外部为环向场波纹损失
也形成自举电流
21MA点火等离子体电流密度轮廓
环向场波纹度粒子损失
波纹度分布和波纹井边界红外照相研究波纹度粒子损失
高能粒子引起的不稳定性 低频MHD 模 鱼骨振荡 和其它MHD 模的作用 Alfven频率模 TAE
TFTR 上 TAE 的观测