在EAST托卡马克上利用多普勒反射仪研究ECRH加热驱动等离子体极向旋转的机理

The theoretical results show that plasma rotation, both poloidal rotation and toroidal rotation, can be effectively driven by the nonlinear ponderomotive force due to high-power electron cyclotron waves. The electron cyclotron waves do influence the plasma toroidal rotation which have been observed in the worldwide tokamak. However, there are still not results of the influence of electron cyclotron waves on the plasma poloidal rotation. The plasma poloidal rotation, especially at the edge region, has a major role in the transition from the L to the H mode. Therefor, making this the driving mechanism clear in the experiment, is significant on guiding how to use electron cyclotron waves in plasma heating, and sustaining the plasma run in a high-performance operation at the same time. The aim of this project is, plasma poloidal profile under different parameters of the electron cyclotron heating and current drive (ECRH&CD) will be measured in the EAST tokamak by using Doppler backscatter system, and then the driving mechanism of electron cyclotron heating on plasma poloidal rotation will be investigated. This will provide useful guidance for the ECRH&CD system in plasma heating and confinement.

理论研究表明高功率的电子回旋波产生的有质动力可以有效驱动等离子体旋转，包括环向旋转和极向旋转。在世界范围内的部分磁约束聚变装置上，观测到了电子回旋波对等离子体环向旋转会产生显著的影响。然而还没有电子回旋波对等离子体极向旋转影响的详细实验报道。而等离子体的极向旋转，尤其是边界区域的极向旋转对L-H转换起到重要作用。所以实验上弄清电子回旋波驱动等离子体极向旋转的机制，对指导如何使用电子回旋波在加热等离子体的同时又使得等离子体维持在高参数下运行具有重要意义。本项目的目标是，在EAST托卡马克上，利用已安装的两套多普勒反射仪，系统的测量电子回旋共振加热和电流驱动（ECRH&CD）在不同输入参数下，等离子体极向旋转速度的分布，进而研究电子回旋波驱动等离子体极向旋转的机理。这将为有效使用ECRH&CD系统加热、约束等离子体提供参考。

理论研究表明高功率的电子回旋波产生的有质动力可以有效驱动等离子体旋转，包括环向旋转和极向旋转。在世界范围内的部分磁约束聚变装置上，观测到了电子回旋波对等离子体环向旋转会产生显著的影响。然而，还没有电子回旋波对等离子体极向旋转影响的详细实验报道。所以实验上弄清电子回旋波驱动等离子体极向旋转的机制，对指导如何使用电子回旋波在加热等离子体的同时又使得等离子体维持在高参数下运行具有重要意义。本项目利用EAST托卡马克上已安装的两套多普勒反射仪，首先详细的研究了EAST托卡马克上测地声模。包括，测地声模的空间结构，频率特征，以及测地声模和背景湍流的相互作用。实验上直接给出了测地声模在电势上的涨落对密度湍流进行了调制，揭示了测地声模具有极向对称的结构。另外，实验上获得了，ECRH加热调制下对测地声模带状流强度的调制及背景湍流的调制作用，同时对等离子体极向旋转也有明显的影响，进而影响了等离子体的边界输运的关键数据。