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低杂波电流驱动(LHCD)是EAST托卡马克上重要的辅助加热手段,它是维持长脉冲和稳态运行的重要工具。它更重要的意义在于通过对等离子体电流剖面的控制提高等离子体的约束性能。低杂波天线端口附近的等离子体密度及其涨落分别影响低杂波功率耦合及电流驱动效率。因此天线端口的密度行为的研究对于LHCD非常重要。 本文首先介绍了低杂波电流驱动理论、耦合理论,尤其对影响低杂波耦合的非线性作用——有质动力、E×B漂移、低杂波功率的电离作用、ICRF功率对天线端口密度和耦合的影响进行了调研。然后参考国外低杂波天线端口密度的测量方法,设计了一套探针系统并成功地测量到实验中天线端口的等离子体密度值。利用探针的测量结果,分析了2.45GHz低杂波天线的耦合特性,讨论了影响天线口密度的因素——LH天线与LCFS之间的距离(Gap)、等离子体弦平均密度、低杂波功率大小、安全因子q95、天线口充气等。最后通过对不同磁场方向下的探针密度值的对比以及可视相机的观察结果,对低杂波功率对极向密度不对称性进行了分析和模拟。 耦合实验发现:当天线口的电子密度小于necutoff=0.74×1017m-3时,功率的反射系数会急剧增加;当天线端口密度大于necutoff时,反射系数都小于15%,并且在nedge~5×1017m-3时,反射系数达到最小~7%,密度增加到nedge~14×1017m-3时,反射系数也没有太大变化。低杂波反射系数随着功率增加而下降,表明低杂波功率的电离作用可能起着重要作用。 低杂波功率对极向密度不对称性的模拟表明:低杂波电场在波导口附近的等离子体中感应了等离子体电势,正是这个修正电势的出现会在波导口附近的极向和径向上产生E×B漂移,导致密度在极向上的不均匀性,每排波导中心密度最小,波导中心偏上或偏下的位置(与纵向磁场方向有关)出现密度的极大值。而可视相机观察到出现亮带的位置与计算给出的密度极大值位置一致。不同磁场方向时探针的测量结果差异也可以用低杂波功率引起密度极向不对称性解释。