zHL—2A托克马克中微波诊断系统-核工业西南物理研究院.PDFVIP

zHL—2A 托克马克中微波诊断系统 李英量 丁玄同 刘泽田 石中兵 肖维文 西南物理研究院 成都（610041） 摘要： 本文主要介绍了核聚变装置HL-2A托克马克中各种微波技术在等离子体诊断中的应用。系统说明了各 种诊断的基本原理、电路安排以及在放电中的测量结果。电子回旋辐射（ECE ）主要用来测量主等离子体电子温 度及其扰动分布。测量的时间分辨率可以达到4ms （扫频）或者1 μs （单频），空间分辨率为3cm 。电子温度的测 量范围为 10eV ~10kev 。微波反射用于等离子体密度分布、等离子体旋转及等离子体密度扰动等方面的测量及研究， 在测量密度分布时的时间分辨为 1ms，空间分辨大约1cm 左右。微波干涉诊断用来测定偏滤器中等离子体的平均 密度变化，时间分辨率为0.1ms。 关键词： 托克马克HL-2A，偏滤器，电子回旋辐射，微波反射，微波干涉 引 言 [1] 中国最大的带偏滤器的托克马克 HL-2A（R=1.64m,a=0.40m）已经完成了工程调试并开始物 [2] 理实验。在这个托克马克上，未来的 3年中将主要开展偏滤器物理 、等离子体参数的剖面控制 及在高功率辅助加热和电流驱动条件下的等离子体约束研究。为此发展了一系列新的等离子体诊 断。目前已有近30项诊断系统在这个装置上投入运用，另有 10项诊断系统将在 2年内用于实验。 微波诊断是其中一个重要的部分，包括5个子系统：2mm扫频辐射机，2mm多道单频外差接收机， 24-60GHz扫频微波反射系统，多道固定频率的微波反射系统及用于偏滤器中的微波干涉仪。用这 些微波诊断可以获得具有较高分辨率的等离子体电子温度和密度的时空分布，研究芯部密度和温 度扰动及其分布，也可以得到在偏滤器中的电子线平均密度。本文将介绍这些微波诊断在 HL-2A 托克马克上的安排、性能特点及在装置上测量的初步结果，也给出了我们进一步发展的计划和预 期的目标。 1 HL-2A 托克马克上的微波诊断安排 HL-2A托克马克是一个带有上下封闭式偏滤器的大型核聚变实验装置，它的纵向场 Bt=2.2~2.8T。等离子体电流 Ip400KA。等离子体平均密度n e 可达到6 1013 em-3 。HL-2A托克 马克的截面及微波诊断测量系统安排如图 1所示。 4mm 微波干涉诊断 8mm微波干涉诊断 P 上偏滤器室 MP2 MP3 扫频2mmECE 诊断系统 MP1 (104-181GHz)及 16 道快ECE 测 量系统(111-135GHz) 主等离子体室 扫频微波反射诊断系统 MP1 MP3 及固定频率系统 MP2 下偏滤器室 P 8mm微波干涉诊断 4mm 微波干涉诊断 图1