EAST托卡馬克上的電子回旋輻射成像及鋸齒重聯(lián)物理的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本論文的主要工作分為兩大部分:第一部分為EAST托卡馬克上ECEI光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研制和整套ECEI系統(tǒng)在EAST托卡馬克上的搭建工作;第二部分為利用該套ECEI診斷系統(tǒng)研究了EAST托卡馬克中的鋸齒不穩(wěn)定性等MHD現(xiàn)象。
　　 第一部分，本論文根據(jù)EAST托卡馬克的實(shí)際情況，在利用原有HT-7裝置電子回旋輻射成像(ECEI)診斷系統(tǒng)的探測(cè)器和電子學(xué)部分的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了適合EAST托卡馬克的全新的ECEI光學(xué)透鏡系統(tǒng)。這套系統(tǒng)具有

2、4P和3P兩種運(yùn)行模式，其中4P模式具有較高的空間分辨能力，而3P模式具有更好的成像定位穩(wěn)定性，通過(guò)加減一塊透鏡即可以方便地實(shí)現(xiàn)兩種模式之間的轉(zhuǎn)換，這樣就實(shí)現(xiàn)了整套系統(tǒng)在獲得高空間分辨率的同時(shí)，還具有高度的靈活性及適應(yīng)性。在設(shè)計(jì)中針對(duì)EAST托卡馬克中ECEI光路過(guò)長(zhǎng)，系統(tǒng)的球差問(wèn)題比較嚴(yán)重等問(wèn)題，我們加入了非球面透鏡—雙曲面透鏡，有效的解決了整套光學(xué)系統(tǒng)的串?dāng)_以及球差等問(wèn)題。此外，我們根據(jù)EAST托卡馬克周圍空間環(huán)境的限制問(wèn)題，設(shè)計(jì)研

3、制了一套靈活且調(diào)節(jié)方便的光學(xué)透鏡支撐調(diào)節(jié)系統(tǒng)。改進(jìn)后的適用于EAST托卡馬克上的ECEI診斷系統(tǒng)的空間覆蓋范圍:20cm(P)×6cm(R)，并且具有各道比較均衡的高空間分辨率（1厘米級(jí)）和高時(shí)間分辨率(0.5-1微秒級(jí))。
　　 第二部分，本論文在全面完成這套新ECEI系統(tǒng)的臺(tái)面測(cè)試和在EAST裝置窗口上的實(shí)地安裝調(diào)試后，成功地將其應(yīng)用于EAST裝置近年來(lái)歷次的實(shí)驗(yàn)中。我們利用該診斷系統(tǒng)研究了EAST托卡馬克中各類磁流體力學(xué)不

4、定性，并取得的若干重要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
　　 首先，我們利用ECE成像診斷高空間分辨和高時(shí)間響應(yīng)的特點(diǎn)，并結(jié)合MHD不穩(wěn)定性爆發(fā)時(shí)的所表現(xiàn)的特征，發(fā)展了一套測(cè)量EAST磁軸的方法。
　　 其次，本論文利用ECE成像診斷對(duì)EAST中歐姆放點(diǎn)條件下可能出現(xiàn)的鋸齒進(jìn)行了分類，并對(duì)各類的鋸齒成像演化特征做了簡(jiǎn)單分析，具體概括為:
　　 (1).當(dāng)?shù)入x子體比壓較高而(q)a較低時(shí)，低的(q)a意味著較大的q～(l)反轉(zhuǎn)半徑并對(duì)

5、應(yīng)比較平坦分布的q(r)，此時(shí)的鋸齒稱為DI，這類鋸齒的前兆振蕩表現(xiàn)為m/n=1/1及其高階模共存;而當(dāng)?shù)入x子體比壓降低且(q)a保持不變時(shí)，此時(shí)容易激發(fā)特征鋸齒D(II)，這類鋸齒具有復(fù)合鋸齒的特點(diǎn)。
　　 (2).當(dāng)?shù)入x子體比壓較低而(q)a較高時(shí)，此時(shí)的鋸齒稱為特征鋸齒A，該鋸齒演化過(guò)程中具有一定的氣球模特征。
　　 (3).當(dāng)?shù)入x子體比壓和(q)a適中時(shí)，鋸齒演化可以通過(guò)Porcelli不完全重聯(lián)模型描述，而鋸齒

6、的現(xiàn)象特征可以用H.K.Park實(shí)驗(yàn)結(jié)果所描述。
　　 此外，在偏濾器位形的ICRF加熱條件下觀察到特征鋸齒E，這類鋸齒表現(xiàn)為中兆振蕩的特征。同時(shí)，我們?cè)谄珵V器位形下還觀察到特征鋸齒F和G，這兩類鋸齒分別表現(xiàn)為后兆振蕩和無(wú)前兆振蕩。
　　 第三，本論文利用ECE成像診斷觀察了撕裂模m/n=2/1在q～(1)反轉(zhuǎn)面的耦合模特征，并在實(shí)驗(yàn)上首次給出了該耦合模的空間分布特征。而這種耦合模發(fā)生在鋸齒前兆振蕩之前，并隨鋸齒前兆振蕩