EAST托卡马克H模非局域热输运的物理机制研究

The nonlocal transport phenomenon has been observed and researched in many fusion devices during L-mode, such as TEXT, Tore-Supra, LHD and HL-2A. Impurity injection, SMBI, pellet injection are the main methods to achieved the nonlocal transport; it always occurred at high temperature plasma with low density, which got a density threshold; the core electron temperature responses were of the same polarity as the changes in edge electron temperature. But it is rarely during H mode discharge, and the physical mechanism of nonlocal transport is still not quite clearly. In 2012 EAST campaign, we observed the non-local thermal transport phenomenon during H mode, it is triggred by large ELM event. The ELM can changed the plasma density profile, temperature profile,bootstrap current and turbulence structure, which physical parameter can trigger non-local thermal transport, it need more experimetal analysis. Furthermore, the supersonic molecular beam injection (SMBI) has been developed on EAST, it can trigger the non-local thermal transport. The multi-channels ECE heterodyne radiometer，V&W band microwave reflectometry and a lot of routine diagnostic system can provide the data of electron temperature and density profile and fluctuations.Through the analysis of data, I hope get the reason of non-local thermal transport, it has important significance for long pulse operation of EAST and ITER.

国内外几个装置已经在低约束模放电中使用弹丸注入、超声分子束注入、电子回旋加热等研究方法发现了非局域热输运现象，但其物理机制仍需进一步的研究，此外高约束模放电中的非局域热输运研究基本处于空白。2012的EAST实验中，实验观测到了由大幅度的边界局域模触发的非局域热输运的现象，单次的边界局域模可以改变台基区的等离子体密度、等离子体温度、自举电流份额以及湍流的结构，但是究竟是哪个物理量的改变触发了非局域热输运的产生，其机制仍然需要进行深入的研究。此外，通过超声分子束注入等触发手段，可以对低约束模放电和高约束模放电过程中的非局域输运现象进行对比研究，深入理解非局域热输运的物理。EAST装置已经具备了电子回旋辐射系统、微波反射计系统、汤姆逊散射系统等多种诊断工具，能够基本满足测量的需要。在实验上对非局域热输运物理机制进行深入的研究，理解非局域热输运现象的物理过程，进而完善输运理论，这对于如何减小输运以保证EAST稳态长脉冲运行以及未来ITER的运行具有重要的物理意义。

该项目以粒子输运、热输运研究方法为基础，完善微波反射计、电子回旋辐射等诊断测量系统，对由超声分子束注入、电子回旋加热等触发的非局域输运现象的物理机制进行研究，并且期望在H模放电中观测、触发非局域输运现象，对比研究非局域热输运产生的机理，为EAST稳态长脉冲运行中的输运研究提供相关的研究依据。该项目取得结果如下：1)完善了微波反射计诊断系统，能够在L模和H模放电中测量等离子体边界的密度剖面，时间分辨率达到20us；发展了相关微波反射计测量等离子体边界的密度涨落，为该项目的开展提供了有力的诊断工具；2)在EAST装置L模放电条件下，不同的密度平台下使用超声分子束周期注入尝试触发非局域输运现象，掌握了调制法测量输运系数的方法，对不同密度平台下的粒子输运系数和对流速度进行了测量和分析；在H模放电条件下，超声分子束的注入大部分情况实现了边界局域模的缓解，而并未能触发非局域输运现象；3)实验研究了ELM-free、inter-ELM过程中的密度涨落和台基参数的关系，表明不同的加热方式会影响台基区的湍流从而影响台基区的等离子体参数；4)在高参数的EAST放电中，实验研究发现高能粒子触发的涨落模式会影响等离子体的输运，从而造成约束性能的下降，因此高参数放电中高能粒子模对输运产生影响的研究，进而提高高参数放电的脉冲长度具有重要意义。