HT-7和EAST托卡马克上快波与低杂波相互作用机制的研究

和ITER一样，实现EAST高性能长脉冲运行的一个关键所在是要同时实现高功率的加热和电流驱动。而把波功率真正地用到等离子体中涉及到非常复杂的波与波，以及波与等离子体相互作用物理的理解。所申请的项目就是从其中一个方面着手，侧重于波与波相互作用机制的研究。在HT-7和EAST装置上，开展快波与低杂波相互作用机制的研究（例如快波模式转换产生IBW与低杂波产生的快电子之间以及少子加热模式等产生的快离子与低杂波之间都可能会满足波粒子相互作用的共振条件,继而影响波的传播和吸收过程，乃至温度分布和电流分布剖面的控制）。这对于实现EAST的高性能长脉冲运行至关重要，是必须要面对和解决的问题。深入理解本项目提出的问题不仅对EAST的高性能长脉冲运行非常重要，而且这个研究过程中揭示的物理结果将对将来的ITER及聚变反应堆具有重大的意义。

所申请的项目侧重于波与波相互作用机制的研究。在磁约束聚变装置上实现了利用模式转换的离子波恩斯坦波加热离子,通过理论模拟和实验数据的比较，得出模式转换的伯恩斯坦波与锂的相互作用也是驱动等离子体转动的原因。在2010年和2012年实验中，离子回旋的频率为27MHz，利用氢少子加热模式获得了有效的离子和电子加热。在2012年的实验中，利用这种加热模式也实现了高约束模等离子体。当离子回旋天线与低杂波天线有磁连接时，对低杂波耦合有十分明显的影响。实验结果显示，离子回旋不仅仅影响边界密度分布，还会影响边界密度的对流。在2010年通过锂化和在低杂波天线口充气，有效地提高低杂波的耦合，实现了单独低杂波条件下的高约束等离子体。在2012年，通过低杂波和离子回旋波的协同，将H模的最大脉冲长度提高到大于30秒。也实现了多种特性的高约束模式放电。