HT-7等离子体中的金属杂质.ppt

HT 7等离子体中的金属杂质行为研究 提案人 许平林士耀张继宗核测量和粒子辐射测量组2009 12 主要内容 研究目的研究背景上轮实验提案情况简介研究内容本轮的实验要求所需要的主要诊断 研究目的 认识和理解HT 7托卡马克等离子体中的金属杂质行为及其规律 寻求它们的相对含量与放电参数以及辅助加热功率Padd之间的关系 估计金属杂质对等离子体性能的影响 初步研究HT 7射频波投入下的金属杂质输运情况 杂质不仅会辐射能量并影响等离子体中参数的空间分布以及等离子体的总体能量约束时间 而且会稀释工作气体的离子密度 进而影响聚变反应功率密度 金属杂质的聚芯趋势将对主约束等离子体影响很大 因此 研究金属杂质的行为已成为核聚变研究的课题之一 国际上很多聚变研究装置进行了相关的研究并取得了一定的进展和成果 研究背景 ST DITE PDX上较早研究了金属杂质行为 金属杂质的含量与等离子体参数 Ip Ne 之间的变化关系 TFTR 金属杂质的种类和含量受不同壁材料和壁处理的影响 TFTR DITE 射频波 ICRF 和NBI辅助加热下会观测到明显的金属杂质 并对它们的行为进行了研究 JET TFR TFTR HL 1 LHD上也对一些金属杂质的行为进行了研究 在PBX和LHD上利用软X射线能谱诊断还对金属杂质的输运进行了分析 上轮实验提案情况简介 本提案基本没有单独占用时间 绝大部分为跟随测量 获得了一些有意义的实验数据 正详细处理和分析数据 欧姆放电条件下 Ip 80 170kA ne 0 8 3 5 获得部分数据 辅助加热和电流驱动条件下 1 LHW 不同Ip ne 功率扫描 获得部分数据 2 ICRF 56MHz和40MHz由于密度变化较大 数据不理想 27MHz和30MHz本轮未投入 3 LHCD ICRF 24MHzICRF和LHCD共同投入 数据比较理想 但27MHz和30MHz未投入 4 壁处理 硼化 锂化 前后获得了一些数据 有效炮数 约100炮 金属杂质线辐射强度与电流Ip的关系 欧姆放电下 相同ne 金属杂质线辐射强度随电流Ip增大而增加 金属杂质线辐射强度与密度ne的关系 欧姆放电下 相同Ip 金属杂质线辐射强度随密度ne增加呈指数减小 硼化对金属杂质线辐射的影响 欧姆放电下 刚硼化后基本没有金属杂质线辐射 shot103193 硼化后600炮左右能观测到非常明显的金属杂质线辐射 shot103780 说明硼化对金属杂质有比较好的抑制作用 欧姆放电下 硼化后200炮之内基本没有金属杂质的线辐射 直到大约280炮之后才能明显的观测到 Ti的线辐射随着放电炮数的增加而明显增加 但Cr和Fe的增加不明显 说明一次硼化能经受至少600炮的放电后仍然对金属杂质有一定的抑制作用 硼化对金属杂质线辐射的影响 在上轮实验中 欧姆放电下 锂化前后三炮106005 锂化前 106025 固态锂 106050 液态锂 的金属杂质的线辐射基本没有变化 需要在本轮锂限制器实验中证实锂化对金属杂质线辐射的影响 锂化对金属杂质线辐射的影响 ASIPP LHCD下的金属杂质行为 欧姆炮与低杂波投入炮的对比 1 两炮的波形图 2 在0 65s时刻两炮的原始能谱比较 3 在0 65s时刻两炮的金属杂质的K 特征线辐射径向剖面比较 强度增强 剖面略微展宽 1 2 3 低杂波投入对金属杂质线辐射的影响 LHCD下的金属杂质行为 低杂波投入下 金属杂质线辐射强度随低杂波功率的增加而缓慢增加 特别是当低杂波功率大于500kW时 增长较快 ICRF投入下的金属杂质行为 在约100kW的ICRF投入下 Ti杂质的线辐射强度比欧姆下的明显增强 电子密度和温度基本保持不变 说明有较多的金属杂质进入了等离子体中 但当ICRF功率加大到280kW以上时 密度有较大增加 1 5 3 5以上 有时信号出现堆积的情况 很难进行观测 研究内容 射频波投入下 ICRF LHW ICRF 壁处理对金属杂质行为的影响 锂化 在上轮的实验中已经获得了一些实验数据 但数据不够完善 有些实验结果有待进一步验证 因此 为了系统分析射频波投入下的金属杂质的行为 申请在本轮实验中做实验提案 针对本轮即将开展的高功率ICRF实验 利用软X射线能谱对金属杂质进行观测 研究高功率下 ICRF LHW在高功率PLHW kW 400kW平台下 PICRF kW 100 50 最高 或者在PICRF kW 300kW平台下 PLHW kW 100 200 300 最高 可以跟随其他提案来做 基本不单独占用放电时间 本轮的实验要求 所需要的主要诊断 Visiblebremsstrahung Zeff Farinfraredlaserinterferometer Neprofile Thomsonscatting TeandNeprofiles SoftX rayPHA intensityofK lines HardX raysradialspectrum fastelectrondeposition OSMA im