环形磁约束等离子体背景湍流与剪切流之间的非线性能量转移

剪切流可以有效的抑制湍流和湍流引起的输运损失，改善约束，并被用来理解L-H转换。本项目拟通过对能量流进行诊断，考察湍流与剪切流之间的非线性能量转移来寻找湍流驱动剪切流的直接实验证据，研究带状剪切流等的饱和机制；另一方面还期望从能量的角度来研究剪切流驱动等离子体自发旋转的物理机制。

本项目在中国科学技术大学等离子体物理专业环形磁约束等离子体装置KT-5中进行剪切流与背景湍流之间能量流的实验研究。项目按照计划顺利执行，并已经按照计划要点完成了项目的预期目标，包括：完成了诊断硬件的设计和制作，包括18针双涡旋探针阵列和四探针阵列，实现了探针信号的真空引出、取样、隔离传输、数据采集和存储；相关分析软件的编写，包括数据采集程序和谱分析程序；完成了等离子体密度等重要物理量径向分布诊断，确定了剪切驱动等离子体旋转效应最大的空间位置；考察了等离子体内能、动能的频域特征，给出了内能和动能从背景湍流非线性转移到剪切流的实验证据，实验发现在等离子体密度峰值附近（r=3cm），等离子体在低频剪切流频段（≤6kHz）从背景湍流获得内能和动能，证明了在r=3cm处等离子体内能和动能均从背景湍流里流出，形成剪切，进而形成密度峰，该工作初步证明了E×B剪切驱动等离子体旋转。.项目相关的实验结果受邀在2014年IAEA FEC会议（25th IAEA Fusion Energy Conference）和2014年美国物理年会(56th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics)上做张贴报告，获得了国际同行的关注。项目培养出站博士后两名和博士毕业生两名。