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第四章,等离子体约束和输运

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第四章,等离子体约束和输运

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Presentation Transcript

  1. 第四章,等离子体约束和输运 • 引言 • 实验结果 • L-H转换物理 • 能量约束定标律 • 粒子输运 • 动量约束

  2. L-H转换物理 输运垒的特征 • 宽度0.5-3cm,离子极向回旋半径量级 • 密度梯度增加,温度梯度增加 • 大的径向电场,一般为负值 • 离子极向旋转速度增加 • 湍流得到抑制  密度涨落和磁涨落幅度降低  涨落量间位相差变化  径向相关长度降低

  3. JFT-2M上L-H转换前后边界区参数分布 极向旋转速度,径向电场,离子温度,等离子体电位

  4. 径向电场的作用 • 在欧姆加热或L模中发现,Er驱动Er×B剪切流,使湍流去相关 • L-H转换中对变化的驱动项的时序 径向力平衡方程 转换前 转换开始后 转换后期 Er×B是抑制湍流的主要原因.剪切流会驱动Kelvin-holmholtz不稳定性,但磁剪切会予以抑制

  5. 边缘区剪切流的解耦作用 涨落幅度降低和电场剪切关系(理论) CT-6B装置上的Hα线测量结果等效热导~104cm2/s 湍流扩散系数D≈ △T2/τc

  6. 径向电场和湍流输运的相关

  7. Reynold strees(雷诺协强)的稳定作用P.H.Diamond, et.al. Phys.Fluids B3(1991) 1626 湍流造成的电子、离子流可驱动径向电流 径向电流可导致极向旋转,其平均极向流 Reynold strees 可从等离子体电位  测量

  8. 反剪切位形的L-H转换机制 反剪切位形的形成:放电初期快速加热          离轴电流驱动技术 可能的转换机制: 抑制高n模 负磁剪切 L-H转换 抑制锯齿振荡 ▽P VT E’r 抑制湍流

  9. 新的L-H转换物理机制:层状(Zonal)流 • 径向电场涨落 • m=n=0 • 短的径向相关 • 有限径向模数,kθk∥=0 • 两种类型

  10. Zonal流和漂移波的关系 Zonal流的随机解耦

  11. Zonal流的数值模拟

  12. Zonal流的数值模拟(续)

  13. Zonal流的实验观测

  14. CHS上用双HIB探针得到的稳态zonal流 Zonal流的时空结构(从相关函数) 空间相关(不同时间)

  15. H-1heliac的实验结果

  16. Blob现象:直线装置PISCES和Tore-Supra实验结果比较Phys.Rev.Lett.87(2001)965001Blob现象:直线装置PISCES和Tore-Supra实验结果比较Phys.Rev.Lett.87(2001)965001 PDF分析:斜度,Gauss分布=0  峰度, Gauss分布=3

  17. Blob:删削区涨落非线性耦合产生的相干结构 结构沿磁力线伸长,截面近园形 密度温度较周围高 曲率漂移产生极化,E×B力向外运动,形成阵发型非扩散粒子损失 L模的损失幅度远大于H模 数值模拟研究Blob稳定性

  18. DIIID上的阵发现象和blobPhys.Plasmas 8(2001)4826 束发射光谱得到的密度分布,高密度区域尺度为2cm,极向径向速度分别为5km/s,1.5km/s. 几种测量信号的相关 L模和H模粒子流幅度

  19. 边缘台基(pedestal)作用 ASDAX上总储热能和边缘电子压强梯度关系 DIIID能量约束增大因子和台基压强(kPa)的定标

  20. L-H转换阈值功率定标 初期结果:阈值 < D2 < H2 ∝ ne,BT 更精细的定标律 适当的壁和偏滤器条件