实验研究HT-7、EAST 托卡马克装置中的微观不稳定性与密度分布

聚变装置的等离子体密度分布问题是聚变研究的热点物理问题，芯区峰化的等离子体密度分布有利于聚变能生产效率的提高，有利于能量约束的提高，有利于聚变装置稳态运行的自举电流份额的提高。Pinch效应通常被认为是等离子体密度峰化的原因，反常Pinch对等离子体密度分布的作用机理还不清楚，湍流导致的热Pinch（热扩散）性质目前还不清楚，曲率Pinch（磁场梯度导致）产生的粒子流大小需要实验证明。在HT-7、EAST装置波驱动、波加热实验中,利用多道CO2激光相干散射诊断的共区域、宽波数密度涨落监测，以及温度分布诊断、密度分布诊断和硬x射线阵列诊断的测量，实验研究宽波数密度涨落（ITG/TEM、TEM和ETG模）与等离子体参量梯度的函数关系对等离子体密度分布的影响，是一项有意义的粒子输运机理探索，对于未来聚变装置等离子体密度分布控制技术的摸索有指导性的意义。

我们运用二氧化碳激光相干散射诊断在HT-7、EAST托卡马克装置上监测了等离子体密度涨落。实验研究了托卡马克装置等离子体密度涨落与磁流体动力学之间的关联。在HT-7装置，捕获电子模波数的微湍流在等离子体锯齿振荡、Mirnov振频期间有着明显的增强；在HT-7装置等离子体Mirnov、锯齿振荡和小破裂共存期间，等离子体密度涨落频谱上对应的存在周期性的爆发；等离子体湍流区域测量发现在等离子体锯齿振频期间，芯区的等离子体微湍流没有明显的增加，同时边区的等离子体微湍流存在着对应的变化，微湍流的驱动源来自电流、温度梯度的自由能。在EAST装置，二氧化碳激光相干散射诊断用于多尺度微湍流、inter kink模的同步监测，发现inter kink模与小尺湍流之间存在着相互作用，湍流的尺度越小，两者之间的相互作用越明显。在EAST装置L-H模转换机理的实验研究过程中，多尺度密度涨落测量的信号显示，托卡马克装置芯区等离子体的Zonal flows和边区的平均E×B flows在L-H转换的LCO期间起重要作用。