内靶板先脱靶EAST.ppt

1、EAST偏滤器杂质注入行为研究,报告人： 王东升 导师：罗广南、郭后扬、吴振伟 2009-12-08,ASIPP,开题报告,课题研究的目的和意义 偏滤器功能与分类 偏滤器物理的“两点”简化模型 EAST春季辐射偏滤器实验情况 其它装置辐射偏滤器实验情况 工作安排,ASIPP,报告主要内容,ASIPP,一、课题研究的目的和意义,偏滤器是聚变反应堆的关键部件之一，它是托卡马克在放电过程中控制杂质、氢再循环、和排灰的有效手段。 随着EAST高功率，长脉冲的运行，到达偏滤器靶板的热流越来越大，必须寻求减少热流的方式。 降低靶板的溅射和表面热沉积最有效的等离子体物理方案就是适当引入杂质，通过辐射降低靶板

2、表面的溅射和沉积功率。 对于ITER以及未来的聚变堆，靶板功率负荷将超过材料可承受的几倍，辐射偏滤器运行是必须的。,宽范围地分散横越等离子体边界的功率 把在等离子体边界产生的，或加入的杂质与等离子体芯部隔开，有效地屏蔽或减少来自器壁的杂质 排出来自中心等离子体的粒子流和热流，以及核聚变反应过程中所产生的氦灰 增加抽气管道附近的中性气体压强，提高燃料和聚变产物的抽气效率,ASIPP,偏滤器的主要功能,二、偏滤器功能与分类,ASIPP,偏滤器的类型,按照偏滤器的结构可划分为闭合偏滤器、半闭合偏滤器和开放偏滤器 按照偏滤器的功能可划分为抽气偏滤器、辐射偏滤器、偏压偏滤器、各态历经偏滤器和束偏滤器 按

3、照零点数目可划分为单零点、双零点和四零点偏滤器（PDX）,ASIPP,典型的先进偏滤器位行,ASIPP,三、偏滤器物理的“两点” 简化模型,ASIPP,鞘层限制的SOL,热导限制的SOL,偏滤器脱靶状态,等离子体沿磁力线的温度保持不变，热传导很小，沿磁力线的总压强保持守恒。 离子饱和流随ne增加而增加。 nt与n 呈线性增加。,温度在平行磁场到靶板的方向呈现显著下降。 Js上升到最大值并留有下降。 nt急剧增加, n2。,脱离条件： Js随密度增加而下降，Da继续上升。 nt达到饱和，并开始下降。 内靶板先脱靶（EAST）。,EAST-SOL等离子体基本行为,ASIPP,三、EAST春季辐射偏

4、滤器实验情况,通过在外部偏滤器内注入D2，N2，CH4，Ar，以及氘氩混合气，降低入射外靶板的热流，改善内外偏滤器的不对称性。 探索对控制靶板热流最为有效的高Z杂质及其含量。,实验目标,实验条件：欧姆放电情况下单脉冲注入。 位形：单零+双零。,ASIPP,实验相关诊断,偏滤器探针阵列,CIII/Da阵列,ASIPP,ASIPP,氩气注入实验,氩气注入后，靶板附近等离子体密度上升，温度下降，热流逐步降低。 内外靶板不对称性变小。 氩气注入后，中心等离子体密度保持不变。 双零/外靶板。,ASIPP,氘氩混合气注入,外靶板充气 内靶板脱靶 下外靶板离子饱和流有所增加(离子漂移向下) 充气后内外靶板等

5、离子体温度热流都迅速下降 充气后中心等离子体密度有较大波动 靶板峰值热流降低5070%,ASIPP,HL-2A辐射偏滤器实验,BT:2.8 T 2.7 T IP:480 kA 430 kA Duration: 5 s 3.0 s Plasma density: 6.0 x 1019 m-3 Electron temperature: 5 keV Ion temperature: 1 keV Fuelling system:GP, SMBI, PI Heating system ECRH/2MW/68GHz Heating system NBI/1.5MW/45keV Heating syste

6、mLHCD/1MW/2.45GHz,ASIPP,中平面超声分子束注入完全脱靶 主等离子体辐射迅速上升,偏滤器氘气注入完全脱靶 充气后主等离子体辐射缓慢上升,偏滤器氖气注入完全脱靶 没有明显的线性状态与高再循环状态,HL-2A辐射偏滤器实验,ASIPP,JET: 注入Ne没能实现脱靶；注入N2实现了稳定的脱靶放电。 ASDEX-Upgrade：注入Ne实现脱靶。也做了N2、Ar注入的实验。 C-MOD：高功率H模脱靶只能通过注入N2获得。 JT-60：注入Ne实现了脱靶。 DIIID：Ne气注入大大减小了靶板热流。 EAST：？,辐射偏滤器实验杂质种类,ASIPP,工作安排,20092010：不同偏滤器位形下，等离子体的基本状态，以及不同加料方式下偏滤器粒子流和热流的行为；辅助加热条件下高 Z 杂质 Ne，Ar，N2 及其与氘气的混合气注入对偏滤器等离子体行为及粒子流和热流分布的影响，以及偏滤器对