H-mode条件下等离子体台基区粒子输运实验研究

H-mode条件下的物理研究就迅速发展，但是对台基区的粒子输运研究至今还处于"似乎"的认识水平。台基区的输运研究非常重要，对于保护第一壁材料和维持长脉冲放电都具有非常重要的意义。本项目旨在：HL-2A装置上，开展EXB剪切流在台阶区粒子输运中扮演的角色和ELM过程对台基区粒子输运的影响和反着用，并利用已经成熟的调制分子束注入诱导密度扰动的粒子输运研究方法研究在H-mode稳定期间的台基区粒子输运系数径向分布的物理课题；探索粒子通量对台基区的粒子扩散系数和对流速度的影响；研究台基区EXB剪切流对芯部湍流向外传播时的"刹车"现象及台基区粒子输运对整体等离子体约束的影响等等。最终获得台基区粒子输运系数分布、台基稳定性与粒子输运的相互关系以及台基区EXB与粒子输运系数的关系。该项目研究内容在国际上属于新颖和重要的课题，它将推动聚变界对台基区粒子输运新的研究和认识，为聚变等离子体反常输提供实验依据。

该项目以目前磁约束核聚变最前沿的“高约束模（H-mode）条件下等离子体台基区粒子输运实验研究”物理课题为根本进行研究。主要的研究内容包括：1) 第一次利用超声分子束(Supersonic Molecular Beam Injection, SMBI)提供小扰动进行台基（pedestal）区域粒子输运的研究；2) 第一次实验利用SMBI浅表注入台基根部进行边缘局域模(Edge Localized Mode, ELM)缓解实验，开辟了一种新的方法缓解ELM；3) 对外加磁扰动(Resonant Magnetic Perturbations, RMP)控制ELM进行研究发现等离子体和RMP发生共振的有效空间位置集中在等离子体的有里面面上。该项目取得重要结果如下：1) 通过实验第一次得到台基区的粒子输运系数，通过实验证实形成边缘台基的根本条件时具有小的扩散系数和大的向内粒子对流速度；2) 实验上第一次利用SMBI浅表注入进行ELM缓解，并且提出利用中性粒子源(分子束，弹丸)进行ELM缓解时，不需要将中性粒子沉积到台基顶部的科学论断，打破原来固有的“将中性粒子源沉积到台基顶部才能缓解ELM”的结论；3) 利用SMBI浅表注入进行ELM缓解的物理思想和结果获得韩国国家“Excellent scientific paper award, Korean Nuclear Society, Korea，2012”；4) 基于“利用SMBI浅表注入进行ELM缓解的物理思想”的学术论文入选“Nomination for the 2015 Nuclear Fusion Award”名单；5) 结合中国HL-2A和韩国KSTAR装置实现“利用SMBI浅表注入进行ELM缓解”的重复的结果，并且在中国EAST装置上也得到法国科学家邹晓岚博士验证；6) "利用SMBI浅表注入进行ELM缓解"工作被选为IAEA国际聚变能大会报告；7) 对RMP缓解／控制ELM的研究发现等离子体和RMP相互作用的空间位置和等离子体的有里面有及其密切的联系，并诱导不对称的向内和向外的粒子输运和动量输运。该项目的科学意义在于：1) 第一次实验验证形成H-mode时台基区域小的扩散系数和向内较大的对流速度；开创了一种新的方法缓解边缘局域模；在RMP缓解和控制边缘局域模的实验进一步认识到粒子输运的重要角色。