董云波，等 . 第十三届全国等离子体科学技术会议 2007, 8, 20-22, 成都

1. shot5771 r=-7.3cm Isx(a.u.) r=-2.5cm r=-7.3cm r=-2.5cm r=-2.5cm r=-2.5cm r=2.5cm Te(eV) r=2.5cm r=-1.03cm r=12cm r=-1.8cm r=12cm TIME(ms) r=26.9cm r=26.9cm q=1 surface axis 核工业西南物理研究院 第十三届全国等离子体科学技术会议 2007,8,20-22, 成都 HL-2A装置ECRH期间等离子体芯部MHD行为 董云波，刘仪，邓玮，付炳忠，黄源，孙红娟，周俊，杨青巍 核工业西南物理研究院 caroldyb@swip.ac.cn 在HL-2A托卡马克电子回旋共振加热实验中，在等离子体电流250-350KA，纵向磁场在2.2-2.6T，等离子体线平均密度在0.8-3.0☓1013cm-3，分别在孔栏和偏滤器两种位形条件下开展了一系列的实验。微波注入功率最高得到1.6MW，脉冲时间得到600Ms。由汤姆逊散射测量得到的电子温度最高得到4.93KeV。 ECRH在轴加热期间Snake被完全抑制: 在偏滤器放电初期阶段中，由于偏滤器控制的原因使等离子体刮擦到偏滤器靶板，产生了杂质，而杂质积累就导致了自发蛇形振荡的形成。其特征是有中心尖峰大大上升的软X射线分布，q=1面增大，从图中可明显的看出，蛇形振荡是一个X射线辐射明显增强的旋转着的小区域，并且其扰动的半径与q=1的面一致。但ECRH加热使得Isx分布发生改变：snake发生时芯部峰化的分布在加热后变得平坦 ECRH功率为800kW, 区间610-850ms, Bt=2.36T, 加热功率沉积在强场侧4.6cm. ECRH加热使得Isx分布发生改变：snake发生时芯部峰化的分布在加热后变得平坦，从而抑制了蛇形振荡的继续发展，转变为了锯齿振荡。 Bt=2.36T, 加热功率沉积在强场侧4.6cm. ΔTe=200keV，ne=3.1, 线平均密度在加热期间先将后升，但变化幅度很小。 Snake前后q的分布发生了变化： snake发生时q=1的面半径r=12cm； snake被抑制后q=1的面半径减小为9cm。 ECRH离轴加热期间，蛇形振荡则是被部分抑制. 这种加热条件下，蛇形振荡并没有转变为锯齿，而是转化为振幅非常小的m=1的模，加热之后m=1的模振幅增加，很快又发展为蛇形振荡。 ECRH加热使得Isx分布：snake发生时芯部峰化的分布在加热期间没有变得平坦。 离轴加热，ΔTe=200keV，ne=2.5, 线平均密度在加热期间没有明显变化。 ECRH加热功率为500kW, Bt=2.27T, 加热功率沉积位置在强场侧11.6cm，q=1的面半径r=12cm。 Snake幅度被抑制期间q=1的面半径没有变化。 ECRH加热期间的锯齿活性: 在HL-2A的ECRH实验中，对加热功率、功率沉积位置以及芯部密度进行扫描，PECRH = 400kW-1.6MW，Bt=2.28-2.44T，ne=1.3×1019-3.5×1019m-3。在不同的功率、密度和功率沉积位置条件下，锯齿的形状、周期和振幅等特性都发生了变化，出现多种类型的锯齿活性。 1.巨锯齿在高功率离轴加热期间被观测到。巨锯齿的最大锯齿周期达到了120ms，比一般ECRH加热期间的锯齿大了10倍左右，之后的锯齿周期是加热前后锯齿周期的4-5倍。在巨锯齿的上升期间常常会出现蛇形振荡，而且蛇形振荡一般也会维持了几十毫秒。巨锯齿发生崩溃之后会产生很大的能量损失，最大巨锯齿崩溃导致芯部辐射损失达到ΔIsx/Isx=40%, 从而使得整个约束变坏。 2.在较低功率（400-1000 kW）条件下出现饱和锯齿.饱和锯齿的特征：是锯齿的上升阶段非常短，接着芯部辐射不再增加，而是达到饱和，出现了平顶阶段，直到锯齿崩塌。引发芯部辐射饱和的主要原因是ECRH加热使芯部Te0升高并达到饱和，锯齿幅度也因此饱和，而电子温度的达到饱和之后激发了m=n=1的模，m=n=1模逐步发展最后崩塌。 Before ECRH: χe1 = = 1.12 (m2s-1); During ECRH: χe2 = 1.71 (m2s-1); After ECRH: χe3 = 1.21 (m2s-1) Before ECRH: χe1 = 2.90(m2s-1); During ECRH: χe2 = 3.43(m2s-1); After ECRH: χe3 =2.71(m2s-1) 软x射线辐射强度和单道ECE观测到Te0一致，表明锯齿的饱和是由于中心Te0的饱和而应起的。 结论 1.利用ECRH改变等离子体的压强分布，使得偏滤器放电初期由于杂质聚中而引起的自发蛇形振荡被完全抑制于在轴ECRH加热期间，而当加热位置在q = 1 面附近时则被不完全抑制。 2.在不同加热条件下出现的不同锯齿活性与电子温度、电子密度等的变化有着密切的关系，同时也与MHD不稳定性有关。与国外实验结果不同的是加热位置对饱和与反形锯齿并没有直接的影响。 3.功率超过1100 kW则锯齿转变为反形锯齿 .反形锯齿的特征是在陡峭而短暂的锯齿上升阶段之后芯部辐射出现下降，并且在辐射下降其间常伴有较强的m=n=1的模，有时甚至有m=2，n=1出现。这些MHD不稳定性幅度较大，直到锯齿崩塌才会消失。虽然同样是由于ECRH加热使芯部Te0升高并达到饱和，使得锯齿饱和，但不同的是由于MHD不稳定性影响，使得在锯齿期间的磁重连过程发生了变化，从而改变了锯齿的发展。 Before ECRH: χe1 = 1.3(m2s-1); During ECRH: χe2 = 0.94(m2s-1); After ECRH: χe3 = 1.18(m2s-1) 统计结果表明锯齿的周期大小与加热位置有关：在强场侧q=1 面附近（7.8cm）加热时, 锯齿周期出现最大值. 而在轴加热得到的锯齿周期最小。 软x射线辐射强度和单道ECE观测到Te0不同，表明锯齿的缓慢崩塌不是由于中心Te0的饱和而应起的，而是与芯部MHD有关。 董云波，等. 第十三届全国等离子体科学技术会议2007, 8, 20-22, 成都