《EAST抖動L-H轉換特徵及其物理機制的研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由張濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：EAST抖動L-H轉換特徵及其物理機制的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張濤
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
EAST托卡馬克上已經觀察到抖動L-H轉換，即電漿在L-H轉換之前存在一個中間過程，Da信號、邊界密度漲落幅度和邊界輻射具有振盪行為。研究表明：這種振盪主要發生在分離面(separatrix)裡面至少2 cm並延伸至刮削層區域；振盪的長度與加熱功率無明顯依賴關係；在這箇中間過程，電漿內能和密度緩慢上升，並且振盪長度越長，上升速率越慢。本項目將在已有的研究基礎上，基於EAST上新近發展的診斷(如多道極向和徑向相關反射計)，對邊界參數(如邊界湍流和徑向電場)進行精細的測量，進一步研究這種抖動L-H轉換的特徵和物理機制。同時該項目將使用BOUT++邊界湍流模擬程式對這種抖動L-H轉換進行模擬，並與實驗結果進行比較。這些研究對於理解托卡馬克電漿L-H轉換的物理機制具有重要意義。
結題摘要
托卡馬克裝置中的L-H轉換的物理機制仍然不清楚，由現有裝置結果得出的定標律所計算出來的ITER的L-H轉換功率也具有很大的不確定性，因而需要進一步理解L-H轉換過程中的物理機制。EAST裝置在L到H轉換過程中，在D_alpha信號上經常觀察到一種振盪行為，我們稱之為抖動(dithering)L-H轉換。本項目擬對該過程進行研究，以期進一步理解L-H轉換的物理機制。在本項目的資助下，我們進一步在EAST上完善了微波反射儀診斷，總結了抖動L-H轉換的巨觀特徵，獲得了抖動L-H轉換過程中密度、溫度和壓強剖面、湍流時間演化的微觀特徵，並初步研究了湍流時間演化與巨觀參數(如密度)的關係。利用BOUT++三場模擬程式對dithering電漿邊界的穩定性進行了分析，發現這些電漿中的湍流可能主要由電阻氣球模主導。進一步研究了低雜波加熱下L-H轉換的閾值功率。在高縱場(Bt=2.35T)電漿中，首次觀察到了閾值功率(P_LH)對於弦平均密度的’U’型依賴關係，即在低密度下功率閾值隨密度上升而下降，而當密度超過一個值_min，閾值功率隨密度上升而上升。而在低縱場(Bt=1.7-1.9T)電漿中，P_LH隨弦平均密度上升而上升。對電漿發生抖動L-H 轉換後的邊界相干模進行了研究。發現主要存在兩種模式的相干模，第一種是頻率隨著台基的演化而逐漸下降，我們稱之為Coherent modes (CMs)。該相干模的極向波數為0.5 -0.7 cm^-1 ，在裝置坐標系下的傳播方向為電子逆磁漂移方向。另外一種模式是在ICRF主導加熱的電漿中出現，在台基演化過程中該諧頻模的頻率較穩定。邊界磁探針上也能清晰地觀察到此模式，分析表明該模式環向模數為n=-1, -2, -3，負號代表在電子逆磁漂移方向旋轉，我們稱之為low-n harmonic oscillations。
