中国科学院张楠楠 无花果
一个
与大型第一类榆树林相比，草地榆树林具有良好的排钨能力
信用:东方团队 实验先进超导托卡马克(EAST)小组提出了一种新的综合控制解决方案，以解决托卡马克聚变堆稳态运行中偏滤器功率耗尽的关键问题
通过这种新的方法，由合肥物理研究所等离子体物理研究所的徐国胜领导的团队，实现了高性能草边缘局域模(ELM) H模体制和反馈控制辐射偏滤器之间的兼容性
在托卡马克高约束运行中，偏滤器和第一壁承受着从堆芯等离子体传输出来的大量稳态和瞬态热流，偏滤器是与等离子体相互作用最强的部件
对于未来的托卡马克聚变反应堆，如国际热核试验反应堆(ITER)，钨偏滤器表面的稳态热通量必须保持在工程极限以下，即
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~ 10 MWm–2
因此，采用杂质注入或所谓的辐射偏滤器的部分分离操作被认为是ITER偏滤器热通量控制的主要解决方案
然而，对于传统的类ITER垂直靶板偏滤器，只有非常小的操作参数窗口，在该窗口中可以保持部分分离的等离子体，这对于保持稳定的部分分离以及良好的等离子体约束对于ITER的高性能稳态操作提出了巨大的挑战
除了不可接受的稳态热通量之外，被称为ELMs的大瞬态热通量还会给高性能聚变堆的运行带来巨大的挑战
长满草的ELM H模式是一种具有良好等离子体约束的操作模式，其特征是自然高频小ELM
自2016年徐等在EAST托卡马克上成功地实现了长满草的ELM机制
长满草的榆树产生的瞬时热通量大约是传统大型第一类榆树产生的1/20
值得注意的是(如图1所示)，长满草的电解金属锰表现出很强的钨杂质排放能力，使其成为与杂质播种兼容操作的理想选择，特别是在金属壁环境中，如ITER和中国聚变工程试验堆
此外，在grassy ELM体制下，托卡马克分界线上有一个相对较高的等离子体密度，这增强了边界杂质筛选，从而有利于在辐射偏滤器下实现分离操作
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EAST稳态格拉斯-埃尔姆H模式与辐射偏滤器兼容运行放电
信用:东方团队 在EAST装置上成功地建立了草地ELM模型后，徐和他的同事在EAST装置上进行了一系列实验，研究草地ELM模型与辐射偏滤器的相容性
他们发现，如果在没有任何控制的情况下，稳定地注入辐射偏滤器的晶种杂质，通常会发生等离子体约束的显著退化
然后他们进一步推进了他们的发现
他们随后的研究表明，托卡马克X点附近的绝对极紫外辐射信号是偏滤器杂质注入期间等离子体限制的良好指标，因为偏滤器杂质注入/积累过多导致的限制退化通常与X点附近辐射显著增加相关
然而，单独控制轴紫外辐射不足以将偏滤器保持在部分分离状态，因为轴紫外辐射的绝对值随着分离过程中的等离子体条件而变化
为了应对这一挑战，该团队这次开发了一种新的反馈解决方案，以主动控制东ITER钨偏滤器的脱离状态
他们首先用朗缪尔探针测量了偏滤器撞击点附近的电子温度，以检查绿草如茵的ELM放电过程中偏滤器的状态
一旦憩室脱离或部分脱离被I
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当下降到5-8eV以下时，反馈控制系统将在X点附近切换到AXUV信号，然后主动控制偏滤器分离
如图2所示，实验结果表明，这种控制方案可以实现偏滤器靶的稳定部分分离
在整个反馈过程中，偏滤器靶板的局部峰值温度可以被限制在180℃以下
他们的实验表明，控制方案成功地实现了辐射偏滤器的部分分离和高性能的草地ELM方案的兼容性
根据该团队的说法，考虑到EAST的下部偏滤器计划从目前的石墨升级为钨，并将具有更好的功率和粒子排放能力，科学家们将进一步优化集成控制解决方案，以满足未来聚变反应堆的潜在应用，从而促进其稳态运行
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