EAST高密度低杂波电流驱动研究

Lower hybrid current drive (LHCD) at high density is a challenge in the field of LHCD. Previous ecperimental results show that when density is above a critical value (so called 'density limit' here), the current drive (CD)efficiency drops quickly compared to the value of theory prediction. It is to study LHCD at high density including simulations and experiments in EAST in this project. It is planned to improve and develop LHCD simulation at high density, perform LHCD experiments at high density, analyze the relationship between CD efficiency and density and investigate the mechanism of affecting the CD efficiency at high density. Also, by means of the study, it is to look for an effective method improving LHCD efficiency at high density, explore high confinement and long pulse plasma, and investigate the physics characteristics of such high performance plasma. This study will be beneficial to improve the CD efficiency at high density and realize the tokamak plasma of steady-state and high confinement, hence offering some important references for fusion reactor realization in future.

高密度低杂波电流驱动(LHCD) 一直是低杂波电流驱动研究领域的一个非常有挑战性的课题，以往许多装置的实验结果表明当密度大于某一临界值时（这里称之为“密度极限”），LH的驱动效率比理论预言的下降的更快。本项目拟在EAST装置上开展相关的高密度低杂波电流驱动数值模拟和实验研究。完善和发展高密度数值模拟程序，在 EAST上开展高密度低杂波电流驱动实验研究，分析不同条件下低杂波流驱动效率随密度的变化关系，研究高密度下影响低杂波电流驱动效率的机理；通过实验研究，寻找提高高密度下低杂波电流驱动效率的方法，探索实现高约束、长脉冲的等离子体运行，并进一步分析研究这种高约束等离子体的物理特性。开展相关的研究将有助于提高高密度下低杂波电流驱动效率，在此基础上开展的利用低杂波优化托卡马克等离子体分布来改善等离子体约束的实验，将有助于稳态高约束托卡马克等离子体的实现，为未来聚变堆的实现提重要的参考依据。

发展和完善EAST低杂波电流驱动程序，开展了参量衰变不稳定性和密度涨落引起波散射等物理过程的数值计算和分析、及其对低杂波电流驱动的影响；通过仿真设计与优化，发展了低杂波边界波谱测量系统，为研究高密度下影响低杂波电流驱动能力机理提供更直接的实验证据。开展了不同条件下高密度低杂波实验研究，提高高密度低杂波电流驱动能力，研究不同条件下的等离子体特性，重点分析边缘非线性效应对功率沉积和驱动电流的影响；以数值模拟为工具，优化边缘等离子体温度、密度及其涨落，提高了高密度下的低杂波电流驱动效率，在EAST上实现了可重复的长脉冲H模等离子体。研究结果对进一步探索低杂波在未来聚变堆的应用具有十分重要的意义。