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HALO 电流调研

HALO 电流调研. 陈大龙 2011 12.2. 背景 —what is halo?. 自然现场 — 月晕. CCD 上观察到的晕电流（ halo current ） shot:36790. 报告内容. halo 电流产生机制调研 （ 1 ）垂直不稳定性的研究（ 2 ） halo 电流的描述 各大型托卡马克中 halo 电流研究的调研 （ JET 、 ASDEX-U 、 JT-60U ）（待完成 …… ） EAST 装置中 halo 电流的测量 （ halo 罗柯线圈的分布、 CCD 上观察到 halo 电流、 Eastscope 上有关 halo 电流的信号）

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HALO 电流调研

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Presentation Transcript

  1. HALO电流调研 陈大龙 2011 12.2

  2. 背景—what is halo? 自然现场—月晕 CCD上观察到的晕电流（halo current）shot:36790

  3. 报告内容 • halo电流产生机制调研 （1）垂直不稳定性的研究（2）halo电流的描述 • 各大型托卡马克中halo电流研究的调研 （JET、ASDEX-U、JT-60U）（待完成……） • EAST装置中halo电流的测量 （halo罗柯线圈的分布、CCD上观察到halo电流、Eastscope上有关halo电流的信号） • 下一步工作

  4. Z R Z —R方向 Fz R Fz （1）垂直不稳定性调研（VDEs）二维模型下等离子体平衡（R、Z方向） R方向的平衡 的方向总是指向真空室内壁 垂直场只要是通过PF11、PF12、 PF13、 PF14提供的 （这四个线圈的电流都是与等离子体电流方向反向） Z方向的平衡 这个 场主要是后面的快控线圈IC1、IC2提供的，其他线圈虽然也有提供，但是响应时间尺度太大

  5. 参考文献：钱金平。 EAST平衡反演与垂直不稳定性研究 两种等离子体位形 稳定的位形（垂直方向是稳定的） 不稳定的位形（垂直方向是不稳定的）

  6. （2）Halo电流的描述 VDEs halo电流 Halo电流的驱动机制是电压，由于垂直不稳定性（dZj/dt） ，导致环向磁通量和极向磁通量的改变+环向等离子体电流的熄灭(dIp/dt） Halo电流从SOL(刮壳层)流出，当等离子体接触偏滤器时，电流从内靶板进入，经过DOME,从外靶板流出，再回到SOL（刮壳层），形成回路。halo电流是成螺旋状的(极向、环向都有电流) Halo电流在t = 6.265 s时开始出发，在等离子体未碰壁之前都是在SOL中流动，在t = 6.286 s时halo电流达到最大 MAX Y. Neyatani et.al Characteristics of Halo Current in JT-60U

  7. Halo电流产生——— 最大 热量熄 灭 电流熄灭 …… thermal quench current quench 热量熄灭过程中， Te ：1 - 1.8 keV迅速降低到20 - 50 eV . 在随后的Ip熄灭过程中, Te 基本都是10 eV ,1 ms之后halo current 达到最大 三次放电，不同炮中的Te Y. Neyatani et.al Characteristics of Halo Current in JT-60U 等离子电流增大,由于急速改变内部电感磁力线重连事件(Plasma current increases due to rapid reconnection events changing internal inductance )??? Ip :等离子体电流 Ih :halo电流 Eth:热能 Zcurr:垂直位移中等离子体电流中心的电流 G. Pautasso et al .The halo current in ASDEX Upgrade

  8. halo电流的危害（电磁力的估计） TPF? 工程上为了估算电磁力时引进的 TPF = 环向最大的halo电流/环向平均halo电流 JT-60U上TPF是通过6个窗口内靶板上的罗柯线圈测出来的，与Ip0关系不大(3.6 at 1.0 MA, 3.2 at 1.8 MA) Nuclear Fusion, Vol. 39, No. 4 TPF :1.4 ~ 3.6 EAST:2 Nucl.Fusion V.39/NO.12,1999

  9. Halo电流从等离子体流向第一壁，和环向场左右产生一个 的 力 • JET石墨瓦脱落及其固定轨道变形； • Alcator C-MOD和JT-60等装置上发现面临等离子体第一壁部件固定螺栓弯曲、瓦片破损和真空室壳体的局部变形。

  10. 处理halo电流现有对策 • 1 通过粒子注入丸的方法(强辐射)去减少等离子体破裂的发生及halo电流的产生；(JT-60U 、ASDEX-U、DIII-D、JET) • 2 采用预测量的方法，通过判断VDE发生的前兆，使得等离子体的拉长比（k）变小。

  11. HALO电流的减小与避免 Y. Neyatani et al Characteristics of Halo Current in JT-60U JT-60U JT-60U是充氖气，从图中可以发现 从0.3降到0.12（其实Ih降低了2.5倍，TPF没多大变化）

  12. HALO电流的减小与避免 M.Lehnen. et al Disruption Mitigation by Massive Gas Injection in JET JET VDEs 的发生是通过向上的一个力同时关闭快控电源 红线表示的是没有充气时候的VDEs, 蓝线表示的是在能量熄灭期间，通过DMV窗口向等离子体充有Ar/D2 混合气体，压强是 3.2 MPa（32个标压） 结果可以发现halo电流减小了一半（未充气时halo电流400KA，充气后是200KA）

  13. EAST上halo电流的研究 • Rogowski线圈测量 • 4组*8个罗柯/组，共32个罗柯 • 信号名： • Haloik1n~haloik8n,halono1n~halono8n, • Halobc1n~halobc8n,halofg1n~halofg8n.

  14. EAST装置halo电流的观察 36790炮

  15. 谢谢

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