EAST托卡马克高约束模式下边界局域模对偏滤器靶板的影响及其控制研究

边界局域模（ELM）表征高约束等离子体模式（H模）下，环形磁约束聚变装置边界等离子体参数发生周期性变化的一种MHD不稳定性。在托卡马克上，它使得托卡马克芯部粒子和能量横越最外闭合磁面排入刮削层而后沿着磁力线流向偏滤器靶板或其它的第一壁区域，从而给偏滤器靶板带来巨大的周期性瞬间粒子负荷和热负荷，幅度大的ELM甚至造成材料的损坏。国际热核聚变装置ITER将会运行在伴随ELM的H模状态，因此国际上很多先进托卡马克对这一问题的研究均在深入开展。本项目将依托国家大科学工程EAST全超导托卡马克实验平台，基于偏滤器探针、光谱测量、红外相机和低场侧中平面快速往复探针等关键诊断系统，通过研究进一步揭示聚变等离子体ELM的基本物理机制及其对偏滤器靶板粒子负荷、热负荷的影响，通过主动控制ELM实现EAST高参数H模的稳态长脉冲运行，为ITER提供极有意义的探索和参考。

在国家自然科学基金委——11105177青年科学基金项目的支持下，课题组紧紧围绕 (1)单个边界局域模（ELM）所引起的靶板热负荷及ELM类型与关键参数的关系、(2)ELM对偏滤器不对称性的影响、(3)ELM的主动控制研究三项研究内容，在国家大科学装置EAST（东方超环）全超导托卡马克上对此课题开展了系统而深入的研究，圆满完成各项预期目标，取得了丰硕成果。为EAST在2012年创造32秒H模世界记录做出了重要贡献，为未来ITER 偏滤器位形下伴随ELM 的长脉冲H模运行提供了有效参考。..本课题立足于有效缓解高温等离子体与壁的相互作用，同时将等离子体的约束维持在一个较高的水平，解决高性能等离子体与偏滤器靶板热流（进而等离子体与壁相互作用）相互制约的矛盾，从而为控制边界热流、实现高性能长脉冲运行提供物理机制上的参考。项目执行期间，课题组在国际前沿进行了一系列创新性的偏滤器物理研究，共发表SCI论文19篇（致谢本基金），其中7篇发表在聚变领域的world leading期刊Nuclear Fusion杂志上。研究结果引起国际同行广泛关注，课题组成员受邀在国际会议上做特邀报告4次、国内特邀报告2次、普通口头报告与poster报告多次。在诊断技术研究上，课题组申请发明专利1项、实用新型专利1项。..人才培养方面，在项目执行期间，课题组共培养出研究员1名、博士3名、硕士1名，在托卡马克偏滤器物理研究领域形成了一个在国际上具有影响的年轻团队。课题负责人王亮2012.03月晋升为副研究员、2015.02破格晋升为研究员（33岁），2012.06获评中科院等离子体所优秀青年人才、2013.12开始担任硕导、多次代表等离子体所在国际上作EAST综述报告；成员汪惠乾获得2014年中科院院长奖、2012年国家奖学金、2014年等离子体所所长特别奖等奖项并获博士学位；成员颜宁获中国丹麦联合培养博士学位（学位由丹麦技术大学颁发）；成员王东升获博士学位；成员蒋敏被评为中科院优秀毕业生并获硕士学位。刘少承博士凭借题为“EAST偏滤器不对称性物理研究”的口头报告在2013年韩国庆州举办的第9届亚洲聚变联合会会议上获 “最佳青年科学家报告奖”。此外，安排课题组成员赴美国进行为期1个月以上的交流与访问2人次。..感谢国家自然科学基金委的资助！