电子密度分布与辅助加热及送料方式的相关物理研究

This project will study the physical problems about the electron density profile, auxiliary wave heating and fuel feeding method under high confinement mode discharge. The optimization of density profile,achievement of higher line density and broader operator region will be explored with the molecular beam injection and wave heating and so on in divertor magnetic configuration. The research will focus on study of the interaction of molecular beam with the plasma , the interaction of molecular beam with RF wave and the influence of the magnetic field to the feeding. The feeding efficiency with different wall circulation, molecular beam ablation and particle transportation will be researched. Establishing the reasonable physical model and the boundary condition, the density profile will be simulated and confirmed by use of the HL-2A experimental results. Meanwhile the relationship of plasma density limit with the edge plasma behavior is also study in high confinement mode discharge. The results of the project's research and the simulation wil have a reference value for the high temperature plasma density control and understanding of the density limit physical mechanism.The study results will provide theory basis and the possible way for future ITER economical highly effective feeding.

本项目研究在高约束模下电子密度分布与辅助加热及送料方式的相关物理问题。探索在磁偏滤器位形下用分子束注入和波加热等对等离子体进行加料及控制等离子体密度和分布的优化，从而获得高线积分的密度极限，扩展装置的运行范围。研究束与等离子体的相互作用，束与可定约域射频波的相互作用，磁场位型对送料的影响。研究送料效率与再循环，分子束消融及粒子输运。建立合理的物理模型和边界条件，模拟密度分布的形成并用HL-2A装置的实验结果验证。研究高约束模下的密度极限与边缘等离子体行为的关系。该项目的研究和模拟程序对于高温等离子体的密度控制及密度极限的物理机制有借鉴作用，为将来ITER实现经济高效的加料提供理论依据和可能途径。

聚变功率实验定标表明反应堆的功率输出与等离子体电子密度的平方成正比，聚变电能的造价也与密度的分布密切相关。外部送料是聚变装置密度的重要来源。本项目以HL-2A装置物理实验为依托，研究了2A装置高约束模各种放电模式下电子密度分布与辅助加热及送料方式的相关物理问题。探索了在磁偏滤器位形下用分子束注入和波加热等对等离子体进行加料及控制等离子体密度和分布的优化的规律，从而获得较高的加料效率和注入深度。研究了束与等离子体的相互作用，发现了束注入和波加热期间的非局域现象，并对可能的机制建立合理的物理模型，进行了数值模拟和物理分析。在物理研究的同时，对关键诊断系统的数据处理软件进行了开发和编写，完成了密度重建和磁场重建的方法研究，模拟结果与实验结果符合的较好，为诊断系统的实验数据的应用提供了保证。.该项目的部分结果也在EPS诊断会议、高温等离子体诊断等国际会议上交流。有8篇文章在国内外高水平杂志发表，申请国家发明专利3项，培养研究生2人。