托卡马克高约束模物理机制研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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托卡马克高约束模物理机制研究

项目名称：托卡马克高约束模物理机制研究
项目类别：重大项目
批准号：10990210
申请代码：A050608
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2010-01-01-2014-12-31

项目负责人：俞昌旋
负责人职称：教授
依托单位：中国科学技术大学
批准年度：2009

中文摘要：

精确预言实现高约束模的条件及其等离子体性能，并实现高约束模的优化控制，是当前磁约束聚变研究关注的关键问题之一。本项目重点研究剪切流（包括平均剪切流和带状流）的产生机制、射频波产生剪切流的机制、以及剪切流在触发高约束模中的作用；重点研究决定输运垒宽度的物理机制，发展测量输运垒结构的高空间分辨微波反射仪的诊断系统；重点研究边缘局域模（ELM）不稳定性驱动机制和物理特性，特别是ELM模的非线性演化及其能量损失机制；探索ELM不稳定性的缓解技术，获得具有小ELM的高约束模的有效途径。通过研究期望获得持续稳定的高约束模等离子体；理解高约束模触发和决定输运垒结构的物理机制；给出输运垒宽度的定标关系，为发展相关定标律提供重要的实验依据；发展主动控制ELM的方法。在此基础上整体改善对高约束模特性的预测能力和精度。同时，通过发展输运垒结构的研究手段，提高相关诊断的研制水平。

中文主题词：高约束模式；L-H转换；边界输运垒；边缘局域模；

英文摘要：

H-mode；L-H transition；edge transport barrie；edge localized mode；

英文主题词： H-mode；L-H transition；edge transport barrie；edge localized mode；

结论摘要：

第一类边缘局域模的高约束模式(H模)是国际热核实验堆（ITER）的基本运行模式，对其关键物理问题的认识是ITER科学目标实现的基础。本项目依托EAST、HL-2A及JTEXT托卡马克装置，发展和改进了多套微波和边界诊断系统，重点研究了高约束模式触发机制、台基结构和边缘局域模相关物理问题。利用射频波和中性束注入获得H模等离子体，摸索H模的获得条件，研究和验证L-H转换的功率阈值关系，研究了磁场位形、再循环、加料等隐变量对于阈值功率的影响，发现磁场梯度漂移方向对功率阈值关系与其它大装置不同的结果，研究表明了加料方式、中性粒子再循环对功率阈值的影响；研究了不同功率下边缘湍流的特性，首次获得了在不同加热功率下湍流-带状流之间的非线性能量传输特征，证实了带状流在L-H转换之前、触发转换和H-L转换过程中的关键作用，发现了理论没有预测到的极限环振荡特性；研究了边缘输运垒结构的演化及动力学过程，获得了边缘输运垒结构参数及其演化特征以及边界湍流和准相干模在台基粒子和热输运的证据，研究了限制台基梯度进一步增长的不稳定性模式、不同边界局域模的特征、产生机理以及造成的偏滤器靶板的热负荷分布；发展了弹丸注入、超声分子束等手段控制并缓解边缘局域模（ELM），实现了对ELM的缓解并观察到湍流输运变化相关的物理机理，首次发现低杂波在刮削层产生的螺旋电流带及其产生的类似于外加共振磁扰动对ELM缓解的效果，探索了无/小边界局域模的高约束模式，并获得了超过30s的小ELM的长脉冲高约束等离子体；发展了射频波驱动流理论和高频带状流理论，对射频波参量不稳定性、射频波传播过程中的模式转换进行理论和模拟研究，开发了全波数值模拟以及配合实验相关的模拟程序。

成果综合统计