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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. DIIID 上L模等效热输运和粒子输运系数. TCV 装置上两种放电条件下密度轮廓和温度轮廓的比较. Ware pinch. 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. 典型值 E φ =0.1V/m,B θ =0.5T, 〈 v r 〉 =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). τ p > τ E.
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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 DIIID上L模等效热输运和粒子输运系数 TCV装置上两种放电条件下密度轮廓和温度轮廓的比较
Ware pinch 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 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)DIIID热离子H模的粒子约束研究(稳态分析方法) τp>τE 和密度正相关 和边界区Ti相关
调制法测量粒子输运系数 R<0.9a源项S可略 输运方程 引进扰动项 其中
JT-60上的粒子输运(He)CXRS(电荷交换复合光谱)测量密度JT-60上的粒子输运(He)CXRS(电荷交换复合光谱)测量密度
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 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 速度可达1000km/s 密度可达1022m-3 可入射到 加速装置RACE
2,杂质输运 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 激光吹气,痕量注入 实验结果和新经典及湍流输运比较 Z扫描,约束时间 Ni注入,不同电子密度
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
Shot 55802 JET上的杂质输运大于新经典值 L模放电 H模放电
排灰问题 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 土豆轨道
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 红外照相研究波纹度粒子损失 波纹度分布和波纹井边界
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