EAST托卡马克欧姆放电.PPT

ASIPP 开题报告 EAST托卡马克欧姆放电 电子热输运研究 报告人：韩效锋 导 师：赵君煜 2009.11.08 报告主要内容 1.课题研究背景和意义 2.课题调研及方案 3.主要诊断设备建设 4.预期结果及展望 1.课题研究背景和意义 高温等离子体聚变反应在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的预言值，称为反常输运。 输运和约束息息相关，反常输运参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托卡马克实验和理论工作者的中心课题。 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。 要确定矩阵中的各输运项，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 流的平衡分析方法的优点是简单、普遍，对梯度中各状态量剖面的测量是正确确定输运系数的关键；对于电子热输运的研究，最重要的是电子温度剖面的准确测量。 在多数大型聚变装置中，激光汤姆逊散射诊断都是电子温度 和密度分布最主要的测量工具，它可以较精确的给出Te和ne的时空分布。 本课题的研究对象对电子温度Te 和密度ne分布变化最为敏感，所以实际意义明显，数据可信度高。 报告主要内容 1.课题研究背景和意义 2.课题调研及方案 3.主要诊断设备建设 4.预期结果及展望 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： 2.课题调研及方案 综上，电子热扩散系数可以表示为： 欧姆输入项 因为： 在准稳态放电时， 的变化较小，可以忽略。 所以 写成功率密度形式为： 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： 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 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： HT-7对流损失功率和欧姆输入功率的比较 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。 辐射损失项 1.韧致辐射 2.回旋辐射 托卡马克等离子体对于回旋辐射的一次谐波是光厚的，损失相对较小，可忽略。 3.杂质辐射 和壁条件有关。 总的辐射功率分布以及相对欧姆输入功率的比值分布和等离子体密度、放电类型、壁处理条件、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 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。 虽然在EAST托卡马克上有低杂波等多种辅助加热方式，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，适当研究低杂波等各种辅助加热条件下的电子反常热输运现象。 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，给出EAST的电子热输运系数分布及随各种参数的变化。 报告主要内容 1.课题研究背景和意义 2.课题调研及方案 3.主要诊断设备建设 4.预期结果及展望 前期完成25道激光汤姆逊散射诊断系统的建设工作，预期把系统建成可三种工作模式选择的EAST基本诊断系统之一。 （1）多激光器同时触发，低频（10Hz）工作，保证入射激光能量5J以上； （2）多激光器均匀间隔触发，得到30Hz/40Hz的均匀诊断信号； （3）脉冲串模式工作，25道TS可以得到~50KHz左右的散射信号（采集卡极限）。 Laser beam Precision Translation Stage Fiber Bundles Fiber Bundles Control Computer Data Acquisition Computer Data Acquisition Computer Trigger Signal Laser Array 25道TS及TVTS整体规划布局 光路图： 设计光斑最大分离间距5mm左右。 相邻光束之间倾角小于0.17mrad. 设计系统 时空分辨率参数：1. 25TS系统空间分辨率 18mm，时间分辨极限~20