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ECEI 诊断系统上轮实验情况及本轮实验提案

ECEI 诊断系统上轮实验情况及本轮实验提案. 王俊，徐小园，俞昌旋，闻一之 中国科学技术大学 wangjun@mail.ustc.edu.cn. B. 电子回旋辐射 (ECE) 原理. 带电粒子在洛仑兹力的作用下作回旋运动 电子回旋共振层辐射出电磁波 w n = n w ce , w ce (R) µ B µ 1/R 光学厚的情况下，辐射正比于电子温度. 一维 ECER 诊断. 电子回旋辐射强度正比于电子温度 采用单个天线沿主半径方向接收辐射 由于磁场的 1/R 依赖关系，频率与径向位置是一一对应的。通过分频产生多个通道获得电子温度分布

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ECEI 诊断系统上轮实验情况及本轮实验提案

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  1. ECEI诊断系统上轮实验情况及本轮实验提案 王俊，徐小园，俞昌旋，闻一之 中国科学技术大学 wangjun@mail.ustc.edu.cn

  2. B 电子回旋辐射(ECE)原理 • 带电粒子在洛仑兹力的作用下作回旋运动 • 电子回旋共振层辐射出电磁波 • wn =nwce , • wce(R) µB µ1/R • 光学厚的情况下，辐射正比于电子温度

  3. 一维ECER诊断 • 电子回旋辐射强度正比于电子温度 • 采用单个天线沿主半径方向接收辐射 • 由于磁场的1/R依赖关系，频率与径向位置是一一对应的。通过分频产生多个通道获得电子温度分布 • 一维，空间分辨率有限，垂直方向上d=2-5cm Taylor et al., Rev. Sci. Instrum.56, 928 (1985)

  4. ECEI诊断原理 采用低成本的垂直排列的微带天线/混频阵列  在会聚处测量，提高空间分辨  二维测量，能同时对极向和径向进行相关测量 1995年，B.H.Deng和N.C.Luhmann等人发展了ECEI诊断技术，成功地把横向分辨率提高到了1cm，并将其应用到了TEXT-U和RTP上

  5. TEXTOR-94上用ECEI获得的电子温度剖面 R=1.75m, a=0.46m, B<2.9T, N~1.5x1013cm-3

  6. TEXT-U上磁岛结构 G.Cima,etc,Plasma Phys. Control. Fusion, 40, 1149(1998) 反转半径是8cm，图像对应宽度20cm，0.2ms扫描一次

  7. TEXT-U上的Te涨落的功率谱和统计色散关系 • B.H. Deng, et al., Phys. Plasmas 5, 4117 (1998)  Cross power spectral density (a) and statistical dispersion relation (b) measured at r/a=0.61 (200 kA, 21019 m-3).  Consistent with drift wave theory [W. Horton, Jr., Phys. Fluids 19, 711 (1976)] and previous FIR scattering measurements [D.L. Brower, Nucl. Fusion, 27, 2055 (1987); Phys. Fluids B4, 381 (1992)].

  8. RTP上Te涨落的功率谱密度和统计色散关系 Two modes are distinguished from the measured cross power spectral density and cross phases between two vertically separated channels. The error bars denote the standard deviation over multiple realizations. The average of the cross correlation function has been subtracted.

  9. HT-7 ECEI系统参数 • 接收频率97.5GHz, 100-112GHz • IF Bandwidth: 25~297MHz DBS • Video Bandwidth: 1MHz • 垂直16道，道间距约11mm

  10. 频谱范围

  11. 光学厚的计算 M. Bornatici, Plasma Physics,Vol.24,No.6,629(1982). R0=122cm，a=27cm，B0=1.95T，ne0=3.0x1013cm-3时， 诊断区域为-0.68<r/a<0.73，即-18.3cm<r<19.6cm

  12. ECEI系统的诊断位置

  13. 根据锯齿信号的分布可以初步判断系统已经对准了HT-7的等离子体中心根据锯齿信号的分布可以初步判断系统已经对准了HT-7的等离子体中心

  14. 系统的相对定标

  15. 系统根据软X射线能谱进行的绝对定标

  16. Shot#78911 r=8.0cm

  17. 有问题的自相关局域电子温度涨落的测量

  18. 正确的自相关局域电子温度涨落的测量

  19. 低频MHD涨落(<40kHz)在电子逆磁漂游方向上传播 两道间的径向分离分别为0.08cm

  20. 上轮实验小结 • 电子温度的剖面已经成功获得。 • 自相关方法对于系统的噪声要求较高。目前仅在一道中得以实现。局域电子温度涨落的分布没有得到。 • 在中平面附近看到了约100kHz的宽带涨落模式。但由于系统的信噪比不高，k谱还没有测得。

  21. ECEI目前可以提供的诊断支持 • ECEI诊断系统目前测量频率为97.5GHz,100-112GHz,空间分辨在1.1cm左右,已经具备提供一些事件发生的时间过程及相对涨落的测量能力. • 如果需要测量Te变化的绝对幅度, 事先要进行相对定标实验. • 非欧姆放电条件下,系统的安全还有待考验. 希望能在作非欧姆放电时通知我, 有条件的话, 想看下大功率波加热对系统的影响有多大.

  22. 本轮实验提案 • 继续上轮实验,看r/a=0.5以外部位的Te涨落情况. • 时间要求安排在系统经过几次欧姆放电的调试,准备好之后. • 由于要求纵场较高, 希望是夜里的时间,以减小失超的可能性. • 要求前后各有一次实验机会,以便使实验数据完整可靠.

  23. 继续提高纵场,测量r/a=0.5以外的约束区域的Te涨落的情况继续提高纵场,测量r/a=0.5以外的约束区域的Te涨落的情况 在平稳欧姆放电的情况下，Ip＝160kA，ne＝2x1013cm-3，进行磁场扫描,每个点5炮: BT=1.92,1.94,1.96,1.98, 2.00, 2.02, 2.04T, 对于纵场电流： It=4128,4171, 4214,4257, 4300, 4343, 4386 对应于径向位置 r=12.4, 13.8, 15.2, 16.6, 18.0,19.4, 20.8cm 即从r/a＝0.46扫到0.77

  24. 谢谢！

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