随机磁场的产生及其与托卡马克等离子体相互作用的实验研究

转动的螺旋磁场能够在托卡马克等离子体中产生旋转的力矩，可以控制等离子体转动。等离子体的转动对托卡马克高约束运行模式的建立和磁流体不稳定性（如新经典撕裂模和电阻壁模）的抑制都有重要的作用。动态随机偏滤器是产生螺旋扰动磁场较好的手段之一，可以产生转动的螺旋磁场并根据实验需要以不同的频率运行。本课题基于J-TEXT装置，研究随机扰动磁场的产生及其与等离子体的相互作用。结合装置的运行参数，分析边缘共振磁面并研制动态随机偏滤器系统，以产生可控的旋转螺旋扰动磁场；通过实验研究随机磁场对等离子体转动的驱动及等离子体对扰动磁场转动频率的响应；同时实验考察旋转扰动磁场对托卡马克等离子体输运性质以及MHD模式的影响，探究等离子体转动改善等离子体约束和输运的物理机理，丰富ITER所需要的数据库。

本项目通过在托卡马克外部安装线圈，给等离子体施加随机扰动磁场，研究随机扰动磁场与等离子体的相互作用。本项目在J-TEXT装置上设计和安装了扰动磁场线圈，研制了线圈电源及其控制系统，并利用线圈系统在J-TEXT托卡马克装置上进行了物理实验。实验观察到了锁模、撕裂模抑制等现象，并归纳出了锁模和撕裂模抑制的作用区间，即低频下易锁模高频下易抑制，同时还发现抑制后若增强磁场易重新锁模的现象。实验探索了随机磁场的作用效果跟等离子体参数的关系，为后期反馈控制提供了依据，同时在物理模型上对锁模现象进行了初步的解释。