EAST上离子回旋模式转换驱动等离子体转动的实验研究

The issue of plasma rotation drive and control on ITER is far from being resolved.Beam driven rotation is presumed to be small on ITER.Externally launched electromagnetic Radio Frequency（RF）waves may offer another means of controlling rotation on ITER and future reactors. Great effort has been made on present tokamaks in search of an efficient RF rotation drive method. A protential ITER-applicable rotation drive method--Ion Cyclotron Range of Frequency(ICRF) Mode Conversion（MC）rotation drive has been observed on Alcator C-Mod and also on JET.Extrapolating to ITER requires further experimental studies on existing tokamaks equipped with ICRF capablities. In this project, we will propose the experimental studies on the rotation driven based on ICRF mode conversion process.We will sutdy the the parametric dependence of the driven rotation on a number of plasma parameters and ICRF parameters.Using all the data from dedicated experiments,an empirical scaling of the roatation velocity dependence on these parameters will be developed.Dedicated experiments on EAST will help further understand this rotation drive mechanism.If we can find a way that ICRF MC can substantially drive rotation under certain plasma conditions, this rotation drive method can have a much broader applicability in existing tokamaks and future devices such as ITER.

ITER上等离子体旋转驱动和控制问题还远未解决。在ITER上，普遍认为中性束注入将不足以驱动有意义的等离子体转动。外部注入的射频波被认为是可为ITER和未来反应堆提供转动驱动和控制的一种方式，已经成了目前国际聚变研究的热点。一种潜在的可被用于ITER旋转驱动的方法--离子回旋模式转换驱动等离子体转动已在Alcator C-MOD和JET上观察到。但外推到ITER仍然需要在现有拥有离子回旋加热能力的托卡马克上做进一步的实验研究。本项目就是从这方面入手，开展离子回旋模式转换驱动等离子体转动的实验研究。我们将研究驱动旋转与等离子体主要参数和波参数的关系。利用获得的相关实验数据建立实验定标率。在EAST上开展的实验研究将有助于进一步理解这种驱动旋转的机制。如果我们在某些等离子体条件下掌握ICRF模式转换驱动旋转的方式，那么这种驱动旋转的方法将可广泛地应用于现有的托卡马克和未来的装置，如ITER。

外部注入的射频波驱动的等离子体转动是未来CFETR和聚变堆上一种潜在的驱动方法，国内外对这类研究很重视，我们针对这些问题进行了深入的研究。项目组完成了预期的研究内容和目标。首先，我们研究射频波的耦合问题，获得了一系列的研究成果；对相位调节的研究，获得了相位对射频波耦合和加热影响的规律；利用充气的效应，获得了有效改变天线端口密度提高耦合的方法。其次，利用切向弯晶谱仪，我们研究了离子回旋波驱动等离子体旋转。研究结果表明：在L模和H模等离子体中都可以看到明显的同电流方向的环向旋转加速；定标结果展示了与Rice定标相似的趋势，即环向旋转的改变随着储能增加而增大；对离子回旋波驱动等离子体转动进行了实验研究，获得等离子体电流等因素对驱动旋转及旋转分布的影响；发现了利用模式转换的波和在中性束的等离子体中加入离子回旋波都可以有效的驱动等离子体转动；完成了射频波驱动等离子体转动的模拟程序。