托卡马克等离子体破裂条件下逃逸电子行为的实验研究

A large number of runaway electrons can produced during disruptions in tokamak plasmas. The plasma facing component (PFC) will be damaged by these high energy runaway electrons especially when the runaway electrons lost on the PFCs locally. The damage can be more serious for International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Therefore, the investigation of the runaway electron behaviors during disruptions and the way to mitigate the damages produced by runaway electrons in disruptions was an important topic for ITER research. The fast infrared CCD diagnostics can detect the infrared synchrotron radiation emitted by relativistic electrons. The fast hard X-ray CCD diagnostics can monitor the hard X-ray produced by the runaway electrons when lost from the plasma and hit on PFCs. The investigation of runaway electron dynamics can be carried on successfully with the aid of the other diagnostics. First of all, investigate the behaviors of runaway electron column in the plasma core during disruptions in LHCD plasmas. And then investigate the royal transportation of runaway electrons, and the controlled way of runaway electrons column. With the aid of these investigation results, find the way to mitigate disruptions with runaway electrons current driven by LHCD. The investigation results not only can provide EAST safety operation, but also be relevant for the ITER tokamak operation.

托卡马克等离子体在破裂阶段将产生大量的逃逸电子，如果逃逸电子局域地损失到第一壁材料上，第一壁材料将受到逃逸电子的严重损伤，从而影响了装置的寿命和安全运行；特别是对于国际热核聚变实验堆ITER来说，破裂对装置的损伤更为严重。因此破裂条件下逃逸电子行为的研究以及如何缓解破裂条件下逃逸电子对装置的损害成为ITER研究的重要课题之一。在EAST托卡马克上利用红外相机和硬X射线相机诊断测量等离子体芯部逃逸电子的同步辐射和超热电子的轫致辐射，并结合逃逸电子能谱诊断以及其他的相关诊断深入开展托卡马克等离子体破裂条件下逃逸电子动力学的研究。通过研究低杂波电流驱动下等离子体破裂阶段芯部逃逸电子束的行为，逃逸电子的径向分布和输运，探索逃逸电子束的主动控制方法，开展使用低杂波驱动逃逸电流缓解托卡马克等离子体破裂的实验研究；为EAST的安全运行提供保障，为ITER的破裂缓解实验提供相关的数据积累。

托卡马克等离子体在破裂阶段将产生大量的逃逸电子，如果逃逸电子局域地损失到第一壁材料上，第一壁材料将受到逃逸电子的严重损伤，从而影响了装置的寿命和安全运行；特别是对于国际热核聚变实验堆ITER来说，破裂对装置的损伤更为严重。因此破裂条件下逃逸电子行为的研究以及如何缓解破裂条件下逃逸电子对装置的损害成为ITER研究的重要课题之一。在EAST托卡马克上利用红外相机和硬X射线诊断测量了等离子体芯部逃逸电子的同步辐射和逃逸电子的厚靶轫致辐射，并结合逃逸电子能谱诊断以及其他的相关诊断和以往相关的实验数据，开展了托卡马克等离子体破裂条件下逃逸电子动力学的研究。通过研究低杂波电流驱动下等离子体破裂阶段芯部逃逸电子束的行为，探索了逃逸电子束的主动控制方法，开展了使用低杂波驱动逃逸电流缓解托卡马克等离子体破裂的实验研究；研究结果发现：通过低杂波驱动逃逸电流缓解托卡马克等离子体破裂需要较小的MHD行为，需要将磁流体不稳定性抑制在一定的范围内。通过在等离子体破裂以前加入一定功率的地杂波，同时通过的一定的手段将等离子体的磁流体不稳定性抑制在一定的范围内，可以实现利用逃逸电流来缓解破裂的目的。同时，项目还研究了托卡马克等离子体破裂阶段的逃逸电子的动力学行为和产生机制。这些研究结果为EAST的安全运行提供保障，为ITER的破裂缓解实验提供相关的数据积累。