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ITER综合边缘局域模抑制和偏滤器功率通量控制

物理学 2022-08-31 23:59:12

中国科学院 EAS中n=4 RMP ELM抑制的参数

信用:贾曼妮 利用共振磁扰,由教授领导的研究人员

中国科学院等离子体物理研究所的孙友文率先演示了集成边缘局域模(E LM)和偏滤器功率通量控制在目标等离子体中的应用,其参数接近国际热核实验堆(ITER)高聚变增益(Q)运行

在托卡马克中,一个关键的挑战是保护装置材料免受极热等离子体的影响

来自ELMs的稳态功率通量和瞬态功率通量都需要减少或消除,这是像ITER这样的未来聚变装置的关键问题之一

ELM抑制的RMP能力已得到证实,但其在ITER高Q运行中的应用、对偏滤器功率通量的影响以及进入高再循环和辐射偏滤器条件仍缺乏实验和模型验证

EAST是一个带有钨上偏滤器的全超导托卡马克,具有独特的能力,可以像ITER一样,以低输入扭矩和低q95获得H模式下的ELM抑制

它有一个船内RMP系统,可以生成n高达4的RMP字段

研究人员首次证明了n=4 RMP ELM在目标等离子体中的抑制作用,其等效扭矩与在高Q运行的ITER中的相同

他们发现了密度范围和q95窗口来实现ELM抑制

通过磁流体动力学代码MARS-F的数值模拟,他们揭示了这些窗口是由三维拓扑中边缘随机性的峰值决定的

ExB旋转过零点位置对等离子体径向位移的影响

信用:贾曼妮 在另一个实验中,研究人员研究了ITER参数下的集成偏滤器功率通量控制

他们证明了RMP ELM抑制可以通过气体膨胀或颗粒注入在高再循环等离子体中维持,以及通过杂质注入在辐射偏滤器条件下维持

静态功率通量也有效地减少了

使用三维磁拓扑建模结合等离子体响应建模,他们揭示了对于n=4 RMP应用,连接到离线波瓣的场线对受限等离子体区域的浅穿透将有利于这些波瓣上的功率降低

为了更好地理解ELM抑制机制,他们研究了旋转屏蔽对所应用的RMP场的影响

高再循环ELM抑制等离子体中偏滤器功率负载的降低及与模拟场线穿透深度的比较

信用:贾曼妮 他们得出结论,当ExB旋转或电子垂直旋转的过零点在单层内时,等离子体响应是撕裂状的,而当过零点远离单层时,等离子体响应是扭结状的

当基座顶部附近的旋转在10克拉/秒以内时,等离子体响应增强

基座顶部附近的等离子体旋转不应远离零,但可能不需要过零来进行场穿透,从而实现ELM抑制

这些结果加深了对ELM控制机制的理解,并为今后在ITER高Q放电中应用高氮RMP抑制ELM做出了贡献

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