杂质的输运研究1

杂质的输运研究目录一杂质研究在反应堆级等离子体中的重要性二国际研究现状存在的主要问题和最终目的四

我们的条件和拟研究的课题密度控制在反应堆中的重要性----粒子输运

粒子（电子/离子/杂质）/热的强相互偶合----杂质输运杂质的热辐射损失和燃料稀释高Z杂质在峰化的离子密度条件下的中心积累高Z杂质源(主动和被动)杂质研究在反应堆级等离子体中的重要性最近在AUG和JET上发现当碰撞率降低，密度更峰化；理论和实验都预测ITER的密度分布可能是峰化的：JETASDEXUpgradeJT-60UDIII-DAlcatorC-ModeToreSupra和EXTOR-94

国际研究现状——JET实验研究激光吹气注人Ni于13MWNBIH-mode+3MWICRHMH：少数粒子加热（主要加热离子），杂质分布中心峰化，D在中心接近新经典值，V处处向里。MC：模式转换（主要加热电子），杂质分布中心平坦或略中空，D处处都比新经典值大，V很小或向外。国际研究现状——AUG实验研究中心的波加热可以减少杂质对中心等离子体的污染。ECRH是最有效的方法：0.5MW的ECH中心加热可以使中心的W减少。激光吹气注入Si实验证实：如果存在反常输运，杂质不在中心积聚。JT-60U主要实验研究结果：ECRH只有在高betaITB实验中使电子密度和氩密度变平，但在反煎切位形的ITB条件下不能。TCV主要实验研究结果：ECRH注入时，主动注入硅所测量到的硅的约束时间随功率的增加而减少，同时在边缘出现大量的向外的对流速度项。国际研究现状——其它装置实验DIII-D主要实验研究结果：ECRH在使电子密度变平的同时也使固有的镍杂质变平坦。AlcatorC-Mod主要实验研究结果：离轴ICRH，电子密度峰化，杂质积聚，导致等离子体辐射破裂；但在轴ICRH，阻止密度峰化和杂质积聚。国际研究现状——初步的理论解释在ITG/TEM框架下得到了初步理解V的方向依赖于湍流传播的方向至少有3种基本机制可以包括其中相对于电子和反应离子输运行为的理解，当今各装置上对杂质行为的研究不管是理论还是实验，都较片面和没有系统性。存在的主要问题和最终目的实验研究：杂质输运的参数依赖关系不清楚，没有完整的数据库和相应的定标律。理论研究：

基于对电子和离子输运理解，已能定性地解释杂质的输运过程，但没有可推广到未来装置的完整模型。现阶段最关心的问题是：杂质剖面形状与碰撞率大小的关系如何？决定其反常输运的不稳定性——无碰撞输运模式是什么？与杂质电荷的关系怎样等？我们的条件和拟研究的课题主动注入各种杂质的实验系统：

激光吹气系统(Al、Ti、Fe、Ni、Mo等)弹丸注入系统（8发，200-1200m/s

）

分子束注入系统（>1000m/s、>0.5-30MPa）加热系统：NBI（2MW、50keV、1s）

ECRH（2MW、1s、68GHz）

LHCD（1MW、1s、2.45GHz）诊断系统：杂质密度的时空分辨测量（VUV单道、多道系统）Zeff测量（6-channelsBremsstrahlung)、Bolometer测量（3×16channels，10keV~1eV

）软X辐射测量（

5x20道）我们的实验条件McPhersonModel2251mnormalincidencemonochromator

MainparametersFocallength:1.0mconcavegratingAnglebetweenentranceandexitbeams:15degreesf/No.10.4Wavelengthrange:<30nmto300nm(1200g/mm)<30nmto150nm(2400g/mm)Wavelengthaccuracy:+/-0.10nm(1200g/mm)Wavelengthreproducibility:=/-0.005nm(1200g/mm)Gratingruledarea:56mm96mmResolution(nm):0.015

(1200g/mm)0.008(2400g/mm)Dispersion(nm/mm):0.83(1200g/mm)0.42(2400g/mm)

1,1200g/mmblazedat45nm,Ptcoating.2,1200g/mmblazedat150nm,Al+MgF2coating.我们的条件和拟研究的课题主要诊断系统：具有时空分辨的VUV光谱仪系统

Visiblespectrum4-channelsHameasurementOpticalguiderOpticalfiber:0.4mm25Interferefilter:0=656.3nm,FWHM=4nmPhotomultiplier:EMI9529B,GDB-54BPowersupply:FH426B6-channelsBremsstrahlungmeasurementLensOpticalfiber:0.4mm25Interferefilter:0=536nm FWHM=4nmPhotomultiplier:EMI9529B, EMI9658BGDB-54BPowersupply:FH426B,YJ-32-2ImpuritylinemeasurementOpticalguideOpticalfiber:0.4mm25WDS-3Monochromator:FWHM=0.5nmPhotomultiplier:EMI9529BPowersupply:FH426BTwoHaarrays:2×23Detector:HamamatsuS4116-46QInterferefilter:0=656.3nmFWHM:4nmPreamplifier:DIYG=203dBbandwidth=200kPowersupply:+12V我们的条件和拟研究的课题Bolometerarray3×16channelsAXUVdetectorSpectralrange：10keV~1eV

我们的条件和拟研究的课题

软X射线测量

5x20道12453探测器采用PIN二极管，铍箔厚25um，探测器的能谱范围为10keV-1keV。系统具有高的空间分辨（约2.5cm）和快的时间分辨（10μs）。足够多的观测道保证了等离子体辐射层析分析方法的可信度。我们的条件和拟研究的课题杂质输运Code——STRAHL计算D和V相应CODE：JETSTRAHL计算D和V，其中包括用碰撞辐射模型计算杂质各电离态密度分布；杂质的新经典输运系数由NCLASS得到；氘的输运系数由JETTO输运CODE计算；线性GyrokineticcodeGS2计算湍流不稳定性；DENCILcode计算NB的功率沉积分布；PIONcode计算RF功率沉积分布VUVBolometerSoftX-raySimulationMeasurementDandVprofileshavebeendeterminedtomatchsimultaneouslyandatbesttheevolutionofthesignalsof3differentdiagnostics我们的条件和拟研究的课题1，系统研究D和V的参数依赖