基于法拉第旋转测量的EAST等离子体位形平衡反演

等离子体平衡反演是获得等离子体磁流体力学平衡基本信息的最常用方法。基于磁诊断的平衡反演能够提供等离子体磁流体力学平衡的基本信息。若要进一步确定等离子体内部电流分布、压强分布和中心安全因子等参数，提高平衡反演精度，除了外部磁诊断数据外，需要补充等离子体芯部诊断信息。EAST托卡马克是世界上第一个全超导托卡马克装置，目前尚未实现包含等离子体芯部诊断信息的平衡反演，极大地限制了EAST芯部等离子体方面的研究，因此有必要开展这方面的探索性研究。激光干涉偏振仪测得的电子密度和法拉第旋转角，能够反映等离子体芯部密度和磁场等信息。在EAST超导托卡马克上，在磁诊断基础上，结合激光偏振干涉仪的测量结果，等离子体平衡反演，可以得到高精度的平衡重建参数，特别是芯部等离子体电流分布和安全因子等参数，进而对理解MHD稳定性、等离子体约束和输运及装置的运行等方面发挥重大作用。

基于磁诊断的等离子体平衡反演是获得等离子体磁流体力学平衡基本信息的最常用方法。在磁诊断基础上，结合激光偏振干涉仪的测量结果，等离子体平衡反演，可以得到高精度的平衡重建参数，特别是芯部等离子体电流分布和安全因子等参数。基于磁诊断的平衡反演程序EFIT已经在EAST托卡马克上成功运行。新近发展的远红外激光干涉偏振仪系统（POINT）可以同时测量等离子体电子密度和法拉第旋转角，能够反映等离子体芯部密度和磁场等信息。.鉴于POINT系统测量的信号均为弦积分量，从电子密度测量信号中获得等离子体电子密度分布是反演电流分布的基础。同时由于EAST装置放电以拉长位形为主，简单的阿贝尔变换已经无法满足反演需求。目前开发出的EAST电子密度分布反演程序基于Park矩阵法，融合HCN干涉仪系统提供的垂直三道弦积分密度信号、POINT偏振干涉仪系统提供的水平五道弦积分密度信号和微波反射计提供的边界电子密度分度信号，可以获得在圆位形和拉长位形等多种拉长比条件、L模和H模等不同约束条件下的电子密度分布，反演误差均小于5%。新近发展的EAST电流密度分布反演程序基于EFIT反演算法、结合反演获得的电子密度分布和POINT系统测量的法拉第旋转角，能够提供准确的等离子体电流密度分布和q分布。误差分析过程中发现，当POINT诊断数据误差小于5%时，平衡反演程序能准确提供等离子体芯部分布信息。.EAST电子密度和电流密度反演程序均已在EAST上测试成功并获得与实验相符的反演结果，这些为未来开展粒子输运和理解MHD稳定性、等离子体约束和输运及装置的运行等方面发挥重大作用。