null电子热输运临界值微观机理的探索性实验研究 电子热输运临界值微观机理的探索性实验研究 李亚东 李建刚 张晓东
及芯部物理组null背景
磁约束等离子体中的反常热输运问题是设计、规划未来聚变堆的关键因素之一，这个问题一直是聚变研究的热点课题。最近十年研究的结果
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
明，在托卡马克装置高约束运行状况，离子通道的热传导可接近新经典理论预示的值，离子通道的热传导可归因于离子温度梯度模(ITG)湍流，E×B剪切流可抑制ITG湍流。但电子通道的热传导仍然是反常的，其χe数值约为新经典理论值的二个数量级。由于燃烧等离子体中的α粒子主要加热电子，随着ITER
计划
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的进展，电子热输运研究越来越重要。
电子的热输运归因于捕获电子模(TEM)和电子温度梯度模(ETG)湍流。一般认为TEM模湍流主导了电子的热输运。随着电子内部输运垒(e-ITB)的发现，电子温度梯度模湍流被认为是反常的电子热传导产生的原因。近期的电子热输运实验研究显示，电子的热输运存在着临界值R/LTe，高于这个临界电子的热输运将快速增长； 是否是ETG模不稳定驱动的湍流输运需要进一步的实验验证。nullF.Ryter,et al plasma Phys.control fusion 43(2001)A323-338
F.Ryter,et al phys.rev.Lett. 86 5498 (2001)实验原理实验原理在不同的等离子体状态下，通过对等离子体参数的动态扫描，改变等离子体电子温度的剖面分布，达到探索电子热输运临界值R▽Te／Te的目的。通过对托卡马克装置芯区的多k波矢等离子体密度涨落的监测，在k=12~30cm-1区域，比较各k波矢密度涨落功率谱随时间的变化趋势和差异；并通过快速傅里叶变换，比较各k波矢频谱随时间的变化趋势和差异；区分TEM模、ETG模不稳定性在电子热输运中的主导作用。（若电子热输运是由某个尺度湍流驱动，则电子热输运的变化必然对应着这个尺度湍流的功率谱和频谱的改变！) 实验方法实验方法(一) 不同的纵场Bt条件(ρi与纵场有关，从而kρs的值与纵场相关)
(二)相同电流爬升率，不同的等离子体密度平台(由于等离子体电导的差异，等离子体电流的pinch效应有所差异，导致等离子体电子温度的剖面分布有所差异)
(三)相同的等离子体密度平台，不同等离子体电流爬升率(欧姆电场驱升等离子体电流，通过等离子体电流的pinch效应，改变等离子体电子温度分布；)
(四)离子回旋加热或低杂波驱升电流直接改变等离子体电子温度分布，或者改变Te/Ti比值。
(五)不同等离子体密度爬升率条件 (改变等离子体密度剖面分布， TEM模湍流的临界值与R▽n/n和束缚电子的比例有关)
ρs = ρi (Te /Ti)0.5 用电子温度表示的离子回旋半径，离子温度梯度模(ITG)表示在磁场做回旋运动的离子附加速度的分布。其空间尺度一定要大于离子回旋半径，因此kρs< 1,同样电子温度梯度模(ETG)的对象是在磁场中做回旋运动的电子附加速度的分布。其尺不仅要大于电子的回旋半径，还要大于λD。 芯部研究一般集中在kρs=2~20范围。
ρe =(2meTe)0.5/eB ρi =(2miTi)0.5/eB
漂移运动是指不均匀性引起的运动。下面表示的是漂移波类湍流的性质。null附录
ρs ρi ρe λD
Te=0.8kev,Bt=2T
Ti=0.4kev 0.28cm 0.2cm 0.00478cm 0.0054cm
ne=1.5*1019M-3 (2mm) (1.4mm) (0.0338mm)
Te=0.4kev,Bt=2T 0.2cm 0.14cm 0.00338cm 0.0038cm
Ti=0.2kev (1.4mm ) (0.99mm) (0.024mm)
ne=1.5*1019M-3
浙公网安备 33021202002483