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HT-7 锂壁处理实验提案 孙震、左桂忠、胡建生、李建刚 2011.4.21

HT-7 锂壁处理实验提案 孙震、左桂忠、胡建生、李建刚 2011.4.21. 锂在托卡马克装置中的应用. 锂化实验装置 ： HL-1M 、 FTU 、 NSTX 、 CDX-U 、 T-10 、 TJ-II 、 C-Mod 、 TdeV 、 JIPP-TIIU 、 DIII-D 、 TFTR 、 HT-7 、 EAST 锂化实验方式： 锂蒸发 (lithium evaporation) 及借助 GDC/ICRF/ 方式，锂球注入 (lithium pellets injection, LPI) ，液态锂限制器 锂化实验效果

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HT-7 锂壁处理实验提案 孙震、左桂忠、胡建生、李建刚 2011.4.21

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  1. HT-7锂壁处理实验提案 孙震、左桂忠、胡建生、李建刚 2011.4.21

  2. 锂在托卡马克装置中的应用 • 锂化实验装置： HL-1M、FTU、NSTX、 CDX-U 、T-10、TJ-II、C-Mod、TdeV、JIPP-TIIU、DIII-D、TFTR、HT-7、EAST • 锂化实验方式：锂蒸发(lithium evaporation) 及借助GDC/ICRF/方式，锂球注入(lithium pellets injection, LPI)，液态锂限制器 • 锂化实验效果 • 有效吸附杂质，Zeff大幅降低，降低杂质辐射； • 减少氢的再循环，峰化等离子体密度； • 增加等离子体温度，使温度变得更平坦； • 提高等离子体约束； • 改善加热效率 • 帮助等离子体恢复 • 抑制ELMS,促进H-MODE实现

  3. EAST锂化效果（一）

  4. EAST锂化效果（二）

  5. EAST锂化效果（三）

  6. HT-7锂限制器效果（一） Lithium limiter

  7. HT-7锂限制器效果（二） Lithium limiter Lithium limiter

  8. HT-7锂限制器效果（三） Lithium limiter

  9. HT-7改造后状况 • 将石墨壁改造为全金属器壁：钼限制器+液态锂限制器 • 抑制杂质 • 改善再循环 • 提高等离子体约束性能 • 尝试先进第一壁 • 改造内容 • 将HT-7内部上下环形、高场侧带状石墨限制器清除 • 将南北向极向限制器恢复整环结构，将石墨瓦换上钼瓦 • 低杂波天线保护限制器石墨瓦换上钼瓦

  10. 一、实验目的 • 获得全金属壁(钼)条件下等离子体各参数状况 • 改进的锂限制器的应用 • 锂限制器+钼限制器对等离子体性能改善 • 掌握液态锂物理化学特征 • 锂壁处理针对全金属壁条件下对等离子体参数改善 • 降低杂质辐射； • 提高等离子体的温度； • 减少氢的再循环； • 对ICRF/LHW加热效率的影响 • 改善等离子体约束 • 实现高参数准稳态等离子体运行。

  11. 二、实验内容 • 钼限制器与石墨限制器条件下等离子体参数对比 • 锂蒸发镀膜在钼限制器条件下对等离子体性能的影响 • 蒸发、ICRF、GDC辅助锂蒸发实验的比较 • 锂化壁寿命的研究 • 放电中的锂蒸发及锂粉注入实时壁处理对等离子性能的影响 • 改进的液态锂限制器使用 • 液态锂流动 • 新CPS结构对锂的溅射影响 • 锂与钼壁兼容问题 • 液态锂限制器在全金属壁条件下对等离子体影响

  12. 三、实验方法 • 安装样品 • 锂蒸发 • 锂化前标准等离子体放电最为参考炮 • 锂蒸发壁处理 • 锂化实验前放电清洗。 • 通过波纹管坩埚蒸发系统在无辅助，HE-GDC或者HE-ICRF辅助下蒸发锂 • 锂化后等离子体放电实验 • 放电中锂粉注入 • 锂限制器注液态锂作为主限制器

  13. 锂化装置 锂蒸发装置

  14. 锂限制器

  15. 四、放电要求 锂限制器： • 液态锂(250度）r=260mm；锂化后等离子体放电。 • 标准等离子体放电：（每种类型放电重复2次） • 欧姆放电:1,2x1019/m3、120KA，1s(各5炮) • LHCD（300kW止): 1.5x1019/m3、120KA,加入时间500ms,1s • ICRF（300kW止): 1.5x1019/m3、120KA,加入时间500ms,1s • 长脉冲实验（2炮） • 60kA, 0.5x1019/m3,150-200kw,10s • 更高等离子体电流实验200kA：1.5x1019/m3（3炮） • 密度极限试验（1次放电）：电流120KA

  16. 五、所需诊断 • 基本参数：Ip、Ne • 杂质状况：CIII、OII、LIII、金属杂质（SXS）、Zeff, 气体分析（RGA），Vp、XUV • 氢的再循环与壁滞留：壁滞留率、再循环系数（光谱）、Ha、H/D（光谱、RGA）、真空测量 • 温度的剖面分布、密度的剖面分布（SXS、ECE、HCN） • 温度：热电偶 • 其他等离子体诊断

  17. 谢谢！

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