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实验提案 HT-7托卡马克 电子热输运研究 韩效锋 2009.HT-7冬季实验
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报告主要内容 1.背景和意义 2.调研及方案 3.实验要求
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1. 背景和意义 高温等离子体聚变反应，释放出能量的同时还存在多种能量损失机制 ，影响约束；这种实际的能量损失远大于经典的或新经典碰撞输运理论预言值，称为反常输运。 输运和约束息息相关，反常输运系数对等离子体参数的大小和空间分布也起主导作用，反常输运是实现托卡马克聚变的一个主要障碍，目前已有很多理论的和经验的输运模型，但尚不能确定引起反常输运的物理机制，寻找输运品质好的约束位形一直是实验和理论工作者的中心课题。
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在HT-7上轮实验中，锂限制器及锂化实验在杂质（C、O）的抑制及再循环的控制方面都取得了一定的效果，能量约束时间及粒子约束时间都有所提高。
本课题主要研究欧姆放电下锂化前后电子热输运的变化，适当研究低杂波等条件下的电子温度刚性分布。 采用能量平衡分析法，和code理论模拟相结合，计算HT-7锂化前后的电子热输运系数分布及随各种参数的变化。
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与流有关的梯度一般表达形式为： 该矩阵的左边为各种流，右边第一项称为Onsager对称矩阵，该矩阵中的对角元素为各个输运方程中的输运系数。右边第二个矩阵为磁面坐标下各状态量的梯度。
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由于激光汤姆逊散射可以较好的给出电子温度和密度分布，而本课题的研究对象对此这些等离子体参数最为敏感，所以结论具有较高的可信度。
在归一化半径从0至0.65范围内，我们布置了6个空间点进行测量。
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报告主要内容 1.背景和意义 2.调研及方案 3.实验要求
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2.调研及方案 要确定矩阵中的输运项，可以从流的平衡分析方法得到，也可以从调制的方法得到。 流的平衡分析方法是最先发展的，出发方程为
流的平衡方法的优点是简单、普遍，对梯度中状态量剖面的测量是正确确定输运系数的关键，尤其是电子温度剖面的测量。
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稳态放电时，输入到等离子体中的能量应该等于从等离子中损失的能量。
欧姆放电时，有关系式： 又因为电子热传导损失项可表示为：
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综上，电子热扩散系数可以表示为：
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又因为： 在准稳态放电时， 的变化较小，可以忽略。 所以，
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写成功率密度形式为：
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在准稳态等离子体放电下，欧姆定律的简单形式为：
其中 ，E分别为平行的 平均电阻率和电场强度 所以：
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为保证实验数据的自洽性及合理性，也为了验证数据的可信度，电流密度的积分值
应与实验上测量的 可比
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电子离子碰撞能量转移项 欧姆放电时，离子就是通过此库仑碰撞被加热的，经典的碰撞能量转移可以写为：
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对流损失项 一般取 通常 比相应的欧姆输入功率小两个量级以上，通过较严格的模拟计算验证后可以略去不考虑。
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辐射损失项 1.韧致辐射 2.回旋辐射 损失相对较小，可忽略。 3.杂质辐射 和壁条件有关。
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总的辐射功率分布以及相对欧姆输入功率的比值分布 与等离子体密度、放电类型、壁处理条件和放电气体等密切相关。
总的辐射损失弦积分量可以由Bolometer测量得到，进行Abel反演后可以求其空间分布
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1.5 MW neutral beam heated discharges in the
boronized and siliconized TEXTOR上硼化、硅化后辐射功率占总输入功率的比例随等离子体密度的变化情况。
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虽然在HT-7托卡马克上有低杂波等多种电流驱动和辅助加热方式，但由于很难准确知道波的功率沉积剖面，因此我们把主要工作放在欧姆放电情况下的输运现象，适当研究低杂波等条件下的电子温度刚性分布。
本课题中我们主要采用能量平衡分析法，和code理论模拟相结合，计算HT-7锂化前后的电子热输运系数分布及随各种参数的变化。
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报告主要内容 1.背景和意义 2.调研及方案 3.实验要求
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HT-7 参数 Main Mission: Steady-state high performance operation and related physics and technologies R = 1.22m, a = 0.27m Ip = 100~250 kA (250) BT = 1~2.5T(2.5) ne = 1~8x1013cm-3 (6.5) Te = 1~5 KeV (4.5) Ti = 0.2~1.5K eV (1.5) LHCD: f = 2.45GHz, P = 1.2MW(0.8) Pellet injector Supersonic beam injection
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实验要求 锂化前： B=1.8T, ne= 1.5× 1019 m−3 Ip=100,130,160kA /3shot
LHW: 0，300，600kW/3shot Te: Thomson scattering Ne: Combination of Thomson scattering and HCN Other parameters: HT-7 team
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锂化后（50炮之内）： B=1.8T, ne= 1.5× 1019 m−3 Ip=100,130,160kA /3shot LHW: 0，300，600kW/3shot Te: Thomson scattering Ne: Combination of Thomson scattering and HCN Other parameters: HT-7 team
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