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基于超声分子束和普通充气的聚变等离子体密度反馈实验研究

郑星炜 李建刚 胡建生 李加宏 曹斌 吴金华

基于超声分子束和普通充气的聚变等离子体密度反馈实验研究

郑星炜, 李建刚, 胡建生, 李加宏, 曹斌, 吴金华
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  • 本文介绍了全超导托卡马克装置EAST实验中等离子体密度反馈的方法和结果. EAST密度反馈采用普通充气 (gas puffing) 和超声分子束 (supersonic molecule beam injection, SMBI) 在放电过程中反馈进气, 获得稳定、预期的等离子体密度. 典型的一天放电实验中, 每次放电的充气量和壁滞留的变化可分为两个阶段: 第一阶段为初始约20次放电, 该阶段充气量非常高且呈指数趋势下降, 粒子滞留率为80%–90%, 壁滞留迅速上升. 第二阶段为随后的约50次放电, 该阶段充气量较小且保持稳定, 粒子滞留率为50%–70%, 壁滞留缓慢上升. SMBI的加料效率为15%–30%, 延迟时间小于5 ms. 因此使用SMBI 进行密度反馈效果优于gas puffing反馈, 相同条件下前者充气量较后者减少了~ 30%, 壁滞留减少了~ 40%, 再循环系数也相应减少. gas puffing反馈时, 采用脉宽调制模式效果优于脉幅调制模式. SMBI密度反馈可以作为未来EAST长脉冲高参数放电的主要手段之一.
    • 基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 11075185, 11021565) 和国家磁约束核聚变能研究专项 (批准号: 2010GB104002) 资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-03
  • 修回日期:  2013-03-18
  • 刊出日期:  2013-08-05

基于超声分子束和普通充气的聚变等离子体密度反馈实验研究

  • 1. 中国科学技术大学核科学与技术学院, 合肥 230027;
  • 2. 中国科学院等离子体物理研究所, 合肥 230031
    基金项目: 

    国家自然科学基金 (批准号: 11075185, 11021565) 和国家磁约束核聚变能研究专项 (批准号: 2010GB104002) 资助的课题.

摘要: 本文介绍了全超导托卡马克装置EAST实验中等离子体密度反馈的方法和结果. EAST密度反馈采用普通充气 (gas puffing) 和超声分子束 (supersonic molecule beam injection, SMBI) 在放电过程中反馈进气, 获得稳定、预期的等离子体密度. 典型的一天放电实验中, 每次放电的充气量和壁滞留的变化可分为两个阶段: 第一阶段为初始约20次放电, 该阶段充气量非常高且呈指数趋势下降, 粒子滞留率为80%–90%, 壁滞留迅速上升. 第二阶段为随后的约50次放电, 该阶段充气量较小且保持稳定, 粒子滞留率为50%–70%, 壁滞留缓慢上升. SMBI的加料效率为15%–30%, 延迟时间小于5 ms. 因此使用SMBI 进行密度反馈效果优于gas puffing反馈, 相同条件下前者充气量较后者减少了~ 30%, 壁滞留减少了~ 40%, 再循环系数也相应减少. gas puffing反馈时, 采用脉宽调制模式效果优于脉幅调制模式. SMBI密度反馈可以作为未来EAST长脉冲高参数放电的主要手段之一.

English Abstract

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