合肥研究院在高碰撞率下无ELM运行模式研究方面取得进展

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近期,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研究员徐国盛课题组博士生叶扬等在研究EAST上自发产生的长脉冲、稳态、完整非感应无边界局域模(ELM-absent)运行模式方面取得重要进展。研究成果以A stationary long-pulse ELM-absent H-mode regime in EAST为题发表在Nuclear Fusion杂志上。

含高边界准相干模(ECM)的无ELM先进运行模式,一方面正确处理了高约束模式下ELM爆发所产生的瞬态热负荷侵蚀装置靶板材料的疑问;另外一方面激发出的ECM也持续的向外输运粒子和热,正确处理了长时间无ELM条件下杂质聚芯原困的H-L反转换疑问。通过血块的实验数据分析发现无ELM运行模式容易在以下条件下获得加热方面,纯4.6G低杂波机会反向中心束上加电子回旋加热;等体放电位型方面,前要拉长比在1.55-1.63、外gap在3.5-5.5cm之间。

ECM的研究老要是EAST上的研究热点之一,在以往的研究中利用快速往复式探针直接测量到ECM前要带来15-50%的粒子和热输运,本研究工作更具体地给出了这支模式的存在位置、模线性以及非线性演化时间、模式所存在的参数依赖关系等。发现ECM的生长前要至少的压强梯度:50-50(kPa,)以及至少的归一化碰撞率:2.5-4(如下图所示)。压强梯度和碰撞率对模式的增长似乎都起着双刃剑的作用:太低的压强梯度原困缺少足够的自由能驱动不稳定性,相反机会太高的压强梯度则又机会带来比较大的ExB剪切流抑制其不稳定性;较低的碰撞率严重不足于保证通行粒子和捕获粒子之间的能量交换即必须激发捕获粒子不稳定性(ECM机会被证明是耗散性捕获电子模),相反较高的碰撞率有机会原困强的碰撞阻尼效应从而抑制ECM的发展。此项研究工作的开展为更好理解EAST上无ELM H模及ECM的机理奠定了基础,也为未来聚变堆在ELM控制方面提供了有益的借鉴。

ECM参数依赖关系