一种新型完全抑制边界局域模的长脉冲高约束模等离子体运行模式

来源 :中国物理学会2015年秋季会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangqiding
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  在磁约束等离子体中,高约束模(H模)等离子体中边界局域模(ELM)会产生大规模的周期性的热流(大于10MW/m2)和粒子流,冲击第一壁以及偏滤器靶版,造成材料的腐蚀和破坏。如何抑制或缓解边界局域模是一个迫切需要解决的问题。在EAST全超导托卡马克装置上,将锂粉注入到刮削层的实时壁处理方法,获得了等离子体约束时间2个量级以上的、稳态的、完全抑制ELM的可重复长脉冲H模等离子体[1],克服了在NSTX等装置上类似等离子体不能维持的现象。在EAST这种新型等离子体中,锂主要在边界被电离,导致边界等离子体辐射明显增强,但是芯部等离子体辐射长时间维持在较低水平,有效抑制了伴随H模等离子体的杂质聚芯现象。并且,伴随实时锂注入,偏滤器靶板上粒子再循环降低了50%。由于ELM被完全抑制,偏滤器所接受的热流非常小,降低了偏滤器靶板的腐蚀,进而减少杂质聚芯。由于对该模式等离子体进行深入的物理分析,发现锂粉注入增加边界电荷数,增加边界碰撞率,根据GYRO代码模拟,这显著增强边界准相干模增长率,约3倍,为等离子体能量和粒子提供了径向输运通道,减少了杂质聚芯,因此稳态无ELM的H模等离子体得以维持。这种完全抑制ELM的稳态长脉冲H模等离子体运行可能会为未来聚变堆装置ITER或者DEMO提供一种新的运行窗口。对于磁约束等离子体中关键课题—ELM控制,这一结果提供了非常创新和重要意义的实验数据。
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