H-mode条件下共振磁扰动场诱导的边缘等离子体区域的粒子输运实验研究

基本信息
批准号:11875234
项目类别:面上项目
资助金额:66.00
负责人:肖维文
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王占辉,任洋,李跃岩,杨曾辰,Niaz Wali,王驰宇
关键词:
边界输运垒边界局域模等离子体约束等离子体输运高模约束
结项摘要

In the field of magnetic confinement fusion, to control the edge localized mode (ELM) using the resonant magnetic perturbation field (RMP) is a key research topic. One general observation is that the plasma confinement and the plasma density could be reduced and pumped out during the RMP regime. However, in the recent experiments on the DIII-D, the line averaged density increasing was observed when the modulated RMP was applied. A new understanding of the control ELM using RMP is motivated: how to ensure that the ELM can be effectively controlled by the RMP with a slow growth of the density and without plasma confinement degradation. This scientific inquiry pioneered a new experimental physics approach: modulated RMP to control ELM is helpful and was successful on the DIII-D. However, there is no detailed research on the understanding of the particle transport effects in pre-results. The core of this project is based on the previous background, which is that using modulation of Supersonic Molecular Beam Injection (SMBI) induced density perturbation was used to study the particle transport, to study the particle transport during RMP and the modulated RMP phase to obtain the profiles of the transport coefficients, explore how to realize the density increase in RMP, clarify the physical mechanism of the density increased.

共振磁扰动场(RMP)控制边缘局域模(ELM)是磁约束聚变等离子体中的重点研究课题。以前的RMP控制ELM物理实验普遍出现台基区等离子体输运增加而且总体密度降低及约束退化的现象。然而,申请人在DIII-D上的实验中,利用调制的RMP控制ELM时却出现总体密度缓慢增加的现象。这激发了我们对RMP控制ELM的新认识:如何在确保RMP对ELM进行有效控制的同时又满足总体密度缓慢增加而不是约束退化?此科学疑问开创了新的实验物理方法:调制RMP 进行控制EL并且已经在DIII-D实验成功。但是,如何理解调制RMP对台基区的粒子输运的影响,之前的工作并没有进行详细深入的研究。本项目的核心内容就是: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稳态RMP和调制RMP的两种状态下的台基区粒子输运系数径向分布,探究如何实现在RMP条件下总体密度缓慢增加,弄清楚形成密度缓慢增加的物理机制。

项目摘要

如何缓解高温等离子体对托卡马克第一壁材料的热冲击是实现热核聚变需要解决的关键物理问题之一。利用共振磁扰动场控制边缘局域模是解决这一关键物理问题的最有效方法。因此,充分认识共振磁扰动场与等离子体相互作用引起的高温等离子体边缘的输运物理是探索研究外加磁扰动场控制边缘局域模的基本物理课题。该项目经过4年的研究,取得了(1)不同磁场条件下的基础等离子体物理方面进行了比较深入的研究;(2)依托HL-2A装置,在如何升级外加磁扰动线圈进行了比较全面的研究;(3)研究了外加磁扰动场与等离子体相互作用的条件下的实验和理论对比结果。该项目的研究成果,对于深刻认识外加磁场扰动在等离子体中的传播和对粒子输运的影响具有非常重要的科学意义,同时,该项目研究的结果可以帮助对于外加磁场对非均匀磁化等离子体密度均匀性影响引起的波传播的理解。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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