2009年冬季HT-7实验提案 低杂波加热条件下光谱震荡行为的研究 陈颖杰 光谱组 09.11.26
研究背景 锯齿振荡自1974年在ST托卡马克装置首次观测到到由等离子体内部发射出的软X射线信号上存在锯齿振荡现象。 锯齿振荡是芯部等离子体周期性的弛豫过程，因此在反映芯部参数的渗断信号上可明显地观测到，在与其相关的诊断信号上也被大量地观测到。目前，锯齿振荡已经在软X射线、ECE或电子温度Te 、电子及蛇形密度扰动、热核中子发射、硬X射线、微波、ICE或离子温度Ti、Hα 及可见光谱、VUV及高电荷态杂质谱线、极向磁场扰动、中心安全因子q(0)上观测到。 光谱信号中的锯齿振现象有些装置也观察到了，这与软X射线的锯齿震荡是相对应的，一般认为是由密度变化和电子温度变化引起的。 HT-6M 托卡马克在一般放电条件下，软X射线信号常出现锯齿振荡, 光谱信号(Hα谱线, CIII 和OII谱线) 在某种条件下， 出现过与边缘软X射线锯齿振荡相一致的锯齿振荡。所得到的结论是，光谱信号的锯齿振荡主要是由电子温度变化尤其是边界电子温度变化引起，电子密度和原子基态密度的变化对光谱信号的锯齿振荡也有一定贡献。
锯齿震荡使可使 下降~60%， 下降~20%， 下降10%，还会严重影响聚变堆装置中的反应率。 随着各种二级加热的广泛利用，锯齿崩塌对芯部能量约束及聚变反应率的影响越来越大锯齿振荡对芯部约束和加热具有决定性作用。 各种二级加热在一定条件下可使锯齿振荡稳定化。 随着锯齿振荡研究的不断深入，人们发现可以利用各种二级加热手段来抑制锯齿振荡，希望通过对二级加热的广泛研究，在将来的聚变堆中实现无锯齿的稳定放电。
电子回旋共振加热(ECRH)具有很强的局域性质，可利用它来改变q=1磁面附近的等离子体参数．特别是它的磁剪切，达到改变不稳定性的增长率及抑制锯齿振荡的目的。实验表明，当ECRH加在反转面外侧．且达到一定的阈值功率时．观测到锯齿振荡被抑制。若低于阈值功率，则观测到锯齿幅度下降。当ECRH加在反转面内侧时，锯齿周期和幅度增加。加在强场侧的抑制效果比加在弱场侧的好。在其他一些装置如DIII-D、TCV 等的ECRH 实验中观察到，当波的注入功率沉积在q=1 面附近时锯齿周期最长。 离子回旋共振加热(ICRH)和中性束注入(NBI)相结台，可使锯齿稳定化选到最佳效果。 低杂波电流驱动(LHCD)稳定锯齿振荡已经在许多装置上观测到，对其稳定化机制仍不很清楚。其唯象解释是LHCD使芯部电流分布变平，使q(0)> 1，则锯齿振荡自动消失；或者相当大部分的电流被LHCD的高能电子所携带，使欧姆电流下降， q(0)> 1．锯齿稳定化得到实现。
在HT-7实验中，在低杂波驱动下，锯齿一般出现在低杂波投入后的一段时间，锯齿的周期除了与等离子体电子密度有关之外，还会随着低杂波注入功率的增加而增加，等离子体电子温度也随功率增加而升高。 与欧姆加热条件下相比，在等离子体电流、密度等放电参数相同时，低杂波驱动下出现的锯齿周期较长 。 当低杂波功率较低时，锯齿周期与欧姆加热条件下的相近，但锯齿信号明显变强和清晰；当低杂波功率较大时，锯齿周期明显增加。
研究内容 1，研究不同壁条件（C，Li限制器，硼化，锂化）下光谱震荡幅度和周期的变化； 2，相同壁条件下，不同的低杂波输入功率对光谱震荡幅度和周期的影响； 3，不同的电子密度条件下，光谱震荡幅度和周期的变化。
所需实验条件和炮号 共54炮 It=3900A 1，C限制器 2，硼化后（50~150炮） 3，Li限制器（锂化） 改变低杂波的输入功率为：200kW，400kW，600kW； 电子密度分别为：1.0，1.5，2.0×e16cm-3 Ip=100,150kA 共18炮 2，硼化后（50~150炮） 3，Li限制器（锂化） 共54炮