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HT-7 上二维电子回旋辐射成象诊断

HT-7 上二维电子回旋辐射成象诊断. 徐小圆 xyxu3@mail.ustc.edu.cn 2007.9.27. 概要. 锯齿研究背景介绍 HT-7 上 2D ECEI 实验结果 锯齿破裂成像 涨落研究. m=1 锯齿重联理论模型. Kadomtsev(’76)2D 全重联模型 预言破裂后芯部 q0>1 q0 维持在 ~0.7(TEXTOR & TFTR) q0 在 0.7 ~1.0 之间 (DIIID) 预言的重联时间明显比实验结果慢 修正的 Kadomtsev 2D 模型 锯齿由两个阶段构成 : kink 模引起弱重联 强重联 : 机制不清

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Presentation Transcript

  1. HT-7上二维电子回旋辐射成象诊断 徐小圆 xyxu3@mail.ustc.edu.cn 2007.9.27

  2. 概要 • 锯齿研究背景介绍 • HT-7 上2D ECEI • 实验结果 • 锯齿破裂成像 • 涨落研究

  3. m=1锯齿重联理论模型 • Kadomtsev(’76)2D全重联模型 • 预言破裂后芯部q0>1 • q0维持在~0.7(TEXTOR & TFTR) • q0在0.7 ~1.0之间(DIIID) • 预言的重联时间明显比实验结果慢 • 修正的Kadomtsev 2D模型 • 锯齿由两个阶段构成: • kink 模引起弱重联 • 强重联:机制不清 • Wesson准交换模型 • 冷泡进入热芯中,发生对流 • 3D局域重联模型 • 重联只在低场侧某个局域的环向位置发生,因此重联发生不至于引起q0>1: M.Yamada(’94),Y.Nagayama(’96)

  4. m=1锯齿实验研究 • 软X射线阵列成像部分支持各种模型特征 • 准交换模:R.Granetz(’88) • 全重联模型:C.Janicki(’89) • 高场侧和低场侧不对称性支持3-D局域重联: S.Yamaguchi(’04) • 1-D ECE系统重构2-D成像 • 支持全重联模型热芯为圆形的特征 • 气球不对称性可以用3-D局域重联模型解释: Y.nagayama(’96)

  5. TEXTOR上2D-ECEI 成像 • 全重联模型所预言的重联过程确实发生,但对热流的估计表明重联最多只可能在大约1/4环向发生 • 与气球模模型模拟结果比较表明,在低场侧实验与模拟结果相似,但在高场侧模拟结果认为不会出现破裂

  6. HT-7上2D ECEI • 相比于一维ECE旋转成像和软X线反演成像的结果，二维ECEI系统优点在于不需要作刚体旋转假设，直接实现对托卡马克小截面特定区域的电子温度相对涨落成像 • 需要灵敏的宽带毫米波天线,宽带中频系统

  7. ECEI系统特征 • 水平方向8道~4cm,尺寸受中频系统带宽限制 • 垂直方向16道~20cm,尺寸受窗口尺寸限制 • 垂直方向取样体积体积~1cm,水平方向取样体积~1cm • 采样率~1MHz • 实时研究>1%涨落,长时间积分研究>0.1%涨落

  8. 相关等离子参数 • 总体参数 Ip=170kA,Bt=1.9T,边界q~3 • 等离子体参数: • q=1面半径:~7cm • Alfven传播时间和阻抗扩散时间 • Kadomtsev重联时间:

  9. 电子温度剖面 • ECEI系统与HT-7上16道水平方向ECER诊断系统的纵场定标剖面相吻合 • 垂直移动ECEI诊断仪器定标，获得较理想的二维温度剖面

  10. 锯齿破裂过程成像 • 放电条件: Ip=145kA, ne=2.4; 两条黑线标明了q=1面的位置范围 • 高场侧锯齿破裂过程: • m=1的磁岛旋转，热芯和冷磁岛交替出现 • 一个小的冷泡越过q=1面内进入热芯,并逐渐膨胀,热芯则演化为弯月型 • 与Wesson准交换模模型类似,但m=1的磁岛旋转与模型不吻合

  11. 芯部主要的湍流模 • 受取样体积平均的影响,最大波数~3cm^-1,只能测量到ITG和TEM模低频部分

  12. 低场侧Te涨落 • Ip=170kA,ne=4.5; 位置:(14.1cm,8.7cm) • 低频MHD和高频涨落都在电子逆磁漂移方向传播

  13. 高场侧Te涨落 • Ip=160kA,ne=4.5; 位置: (-15cm,8.7cm) • 低频MHD沿着电子逆磁漂移方向传播,但高频涨落在离子逆磁漂移方向传播

  14. 高场侧Te涨落 • 相对于中平面附近,Te涨落在上半和下半部分强,波数~1.5cm^-1 • 波数矢量表明在离子逆磁漂移方向传播 • ne=2.0~3.8存在类似结果,且涨落最大值随密度增加而增强

  15. 高密度下的低场侧Te涨落 • ne<3.8时,涨落始终处于很低水平,不超过1% • ne=4.5时,在低场侧出现很强的涨落,这可能与负电子温度梯度有关 • 涨落在电子逆磁方向传播,仅芯部有个别点在离子逆磁方向传播

  16. 2D ECEI 达到了直接对温度的成像结果 锯齿破裂成像表明类似于准交换模型,但磁岛旋转与该模型不吻合 约束区温度涨落研究 得到波数的二维分布 低场侧的涨落相对较小不超过1%,仅在高密度时出现很强的涨落 高场侧在上半和下半部都存在较强的涨落,且在离子逆磁漂移方向传播 总结

  17. 谢谢！

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