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外加偏压电极控制 MHD 不稳定性研究

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外加偏压电极控制 MHD 不稳定性研究 - PowerPoint PPT Presentation


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2009 年 12 月份 HT-7 实验提案汇报. 外加偏压电极控制 MHD 不稳定性研究. 磁约束核聚变教育部研究中心(东华大学) 东华大学理学院 钟方川. 课题来源 研究意义 研究背景 研究方案 实验要求. 课题来源. 2008 年罗家融研究员申请获得的 973 子课题 “ 稳态运行条件下托卡马克电阻壁模的主动控制研究 ” 的资助。在课题中我们提出了利用外加偏压导体壳抑制 RWM 的研究。我们希望通过 HT-7 上的实验为将来的研究奠定基础。. 研究意义. 先进托卡马克装置要求能实现 高温、高密度、高 的等离子体的稳定约束。

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Presentation Transcript
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2009年12月份HT-7实验提案汇报

外加偏压电极控制MHD不稳定性研究

磁约束核聚变教育部研究中心(东华大学)

东华大学理学院

钟方川

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课题来源

  • 研究意义
  • 研究背景
  • 研究方案
  • 实验要求
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课题来源

2008年罗家融研究员申请获得的973子课题“稳态运行条件下托卡马克电阻壁模的主动控制研究”的资助。在课题中我们提出了利用外加偏压导体壳抑制RWM的研究。我们希望通过HT-7上的实验为将来的研究奠定基础。

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研究意义

  • 先进托卡马克装置要求能实现高温、高密度、高的等离子体的稳定约束。
  • 各种MHD不稳定型出现和发展将导致等离子体约束品质的恶化,乃至放电的破裂,限制了的提高和托卡马克先进运行模式的实现。
  • 抑制和控制MHD不稳定性的发生和增长是托卡马克聚变等离子体实验和理论研究中的重要问题。
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研究意义

理论和实验均表明,适当的等离子体旋转有利于MHD的稳定。

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研究意义

不同装置RWM稳定时的最低临界速度与阿尔芬波速度的比值

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研究意义

如何维持或增加等离子体旋转速度?

  • NBI(最为有效)
  • RF Wave
  • Biased Electrode

通过偏压改变Er  改变V、 V 。

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研究意义

除了通过改变等离子体的旋转速度而影响MHD不稳定性外,外加偏压还通过EB漂移,抑制turbulence,改善等离子体粒子和能量约束,从而影响等离子体的电流、压强分布实现对MHD不稳定性的致稳作用。

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研究意义

然而目前对偏压的研究还不是很系统,偏压对等离子体影响与装置尺寸及放电参数间的关系还不是很清楚。特别是等离子体对电场的屏蔽作用,使外加电场能在多大尺度范围内影响等离子体的分布,能否有效地抑制锁模的发生,等一系列问题多有待深入的研究。

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研究现状

各装置的实验表明外加偏压能够

(1)约束改善(LH)

(2)改变旋转速度

(3)抑制或激发MHD不稳定性

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(1) 约束改善(LH)

Biased experiment in TEXTOR

* R.R. WEYNANTS, et. al, NUCLEAR FUSION, Vo1.32, NOS (1992)

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Only Positive Biased trigger the LH

Same results in T-10

In N biased, Ion current is too small to trigger LH ?

BIASED H MODE EXPERIMENTS IN PHAEDRUS-T

* E.Y. WANG*, Xin WANG, D.A. DIEBOLD,et al, NUCLEAR FUSION, Vol. 35. No.4

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Biased experiment in ISSTK

Which is critical, Polarization?

Current?

Negative biased improve the confinement.

Positive biased degrade the confinement.

* J A C Cabraly, et. Al, Plasma Phys. Control. Fusion 40 (1998) 1001–1019

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OH

ECRH

Auxiliary heating enhance the confinement improvement in biased experiment

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OH

  • ECRH
  • ECRH+Biasing

LH 过程中总伴随着边界参量梯度的陡化

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Biased experiment in Castor

偏压产生的边界参数具有空间不对称性

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(2)改变旋转速度

Biased experiment in KT-5

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Current injection

Plasma biasing

Hybrid biasing

Biased experiment in Tdev

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Rotation experiment in HBT-EP

( 2009 APS meeting)

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(3)抑制或激发MHD不稳定性

Suppression and excitation of MHD activity at TCABR

I.C. Nascimento et. al, Nucl. Fusion 47 (2007) 1570–1576

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实验方案

偏压电源

隔离偏压电源:

电压400~500V,

电流100~300A

(为了放电安全,电源将采取限流保护)

电极:

1、活动限制器

2、内真空室

移动限制器

plasma

诊断电源可能与真空室连通的诊断请评估设备的安全性,最好能断开!!!

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实验方案

实验中在出现强烈的MHD不稳定性下,投入脉冲偏压(100-300 ms)。观测:

(1)偏压大小

(2)偏压极性

(3)电极位置

对MHD、旋转、参数分布、约束等的影响。

放电参数:

能稳定出现MHD扰动的放电,有无LHW均可。

申请炮数:60100

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实验方案

诊断要求:

电磁测量信号,特别是Mirnov探针信号

Soft X-ray 信号

边界探针信号(测边界ne, Er及分布)

DNB(测旋转速度)

预期结果:

偏压抑制或激发MHD扰动,得出偏压参数对扰动的影响。

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谢谢!

诚请指导!