通过软X射线图像反演研究HT-7托卡马克芯部等离子体的不稳定性.ppt

,ASIPP,HT-7,通过软X射线图像反演研究HT-7 托卡马克 芯部等离子体的不稳定性,马天鹏 胡立群 阮怀林 及SX诊断组,中国科学院等离子体物理研究所,2005，09，18,2005cps会议,ASIPP,HT-7,目录,1：SX 图象反演对研究等离子体的物理意义 2：反演方法 3：HT-7 Tokamak 软X 射线探测系统 4: 实验结果 5： 总结,ASIPP,HT-7,一：软 X 射线反演成象对等离子体研究的意义,高温等离子体辐射的软 X 射线携带有丰富的等离子体内部信息，且高温等离子体对软 X 射线完全透明，再加上软 X 射线的弦积分测量可以做到较高的径向与角向分辨和较快的时间响应，所以利用软 X 射线反演成象法可以重建出芯部等离子体的磁面结构，通过热芯或磁岛的变化可以研究芯部等离子体的MHD 不稳定性，等离子体内破裂，输运等。这也是运用其它诊断手段难以做到的。,ASIPP,HT-7,二：反演方法,SX发射率函数：,SX弦积分函数：,（3）,这里：,（4）,用贝塞尔级数展开,（5）,沿弦积分：,（1）,（2）,ASIPP,HT-7,其中,是,m阶贝氏函数,的第L个零点。,由实验测出SX弦积分信号值,，用最小二乘法定出系数,最后，将,以二维等高图输出，即为，我们所求的结果。,（1）,（2）,含有m=1,n=1不稳定性的等离子体辐射原函数层析图(1) 和重建函数的二维层析图 (2),ASIPP,HT-7,三：HT-7 TOKAMAK 软 X 射线探测系统,两个阵列，各有37个金硅面垒型探测器 ，它们分别与出射狭缝所组成扇形对称分布在小圆截面上，且每条弦至小圆截面圆心成1.5 cm等间距离 。,此探测系统包括探测器，准直与狭缝及前放三部分，且 能探测到的最大弦半径为27 cm,ASIPP,HT-7,四：实验结果,Sawtooth waveforms in the shot 54929,1. 锯齿过程的图象反演,LHW +IBW,Plasma parameters: Ip127KA Ne(0)1.36x1013cm-3 Bt(0)1.83T；PLH141KW and PIBW150KW,ASIPP,HT-7,由SVD 分析： rs10.25cm. 先兆模振荡周期约 0.217ms, 振荡半径： r14.50cm. 前3个本征值对信号的贡献3 0.9996,(a),(b),(c),ASIPP,HT-7,(a),(b),(c),(d),(e),(f),ASIPP,HT-7,(g),(h),1.在q1面内m=1模发生并增长,锯齿的上升阶段,驱使热芯偏离中心，电流向热芯集中（峰化），冷泡形成并开始逐渐增大,2.m=1模进入非线性饱和状态，热芯偏移至q=1面附近，能量向 q=1面外传播，原热芯消失，冷泡成为新的热芯（锯齿崩塌）,3.从重建图象表明，在锯齿后期热芯和冷泡组成的磁面结构与Wesson 模型相似,ASIPP,HT-7,2.MHD 振荡区等离子体的SX反演成象,放电参数：plasma currents Ip122KA, central chord-averaged electron density Ne(0) 1.97x1013cm-3, a toroidal magnetic field at the plasma centre of Bt(0) 1.82T, PLH250KW and PIBW155KW.,ASIPP,HT-7,在HT-7放电区，出现的重要现象之一是当等离子体密度上高时候，锯齿放电过渡MHD振荡型放电,990.304ms,990.17ms,990.330ms,990.343ms,990.356ms,990.369ms,990.382ms,990.395ms,990.408ms,在一个MHD振荡周期内的SX反演图象（t=990.304ms990.460ms.）,990.421ms,990.434ms,990.447ms,990.460ms,ASIPP,HT-7,1.“MHD”磁面特征：a: 组成成分； b: 稳定；c: 逆磁旋转,2.稳定因素：a: 整体的高频旋转；b: 第二磁轴形成； c: 冷泡处于较小阶段，热芯距内破裂临界值很远,3.当等离子体密度从锯齿区再升高时,等体辐射损失,中心加热作用,当密度高到一定的程度时,中心,加热功率=损失功率,失去中心加热作用,从而形成MHD振荡,ASIPP,HT-7,五：总结,利用软X射线反演系统对HT-7托卡马克等离子体中的锯齿和MHD放电区的磁面结构进行了研究；从SX重建的图象表明，在锯齿振荡发展的后期由弯月型“热芯”和圆型“冷泡”组成的磁面结构基本符合Wesson模型；在HT-7托卡马克放电区结构研究中出现的重要现象之一是当等离子体密度逐渐升高时，等离子体辐射损失增大，逐渐失去中心加热作用，从而使锯齿型振荡转变成MHD振荡型放电。MHD振荡区