EAST臺基湍流對邊界局域模影響的實驗研究.pdf

1、隨著科技的不斷進步，人類對能源使用日益增長。受控熱核聚變因原料極其豐富，釋放能量巨大，并且核聚變能源幾乎不會對環(huán)境有任何的污染，是未來能源發(fā)展中最有潛力的一種清潔能源。目前，托卡馬克(Tokamak)是研究核聚變的主流裝置，伴隨著高約束模(H-mode)的出現(xiàn)，等離子體臺基區(qū)由剝離-氣球模(Peeling-Ballooning mode)驅(qū)動的邊界局域模(Edge Localized Mode，ELM)，將釋放出大量的瞬態(tài)熱量，沿著磁力

2、線沖擊在偏濾器和第一壁上，在未來的發(fā)展中，面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是等離子體與壁的相互作用(Plasma-Wall Interaction，PWI)，若不對ELM進行控制，對于未來反應堆，熱負荷對偏濾器靶板的侵蝕將會是非常致命。另外，大量的實驗證明，臺基湍流在ELM爆發(fā)和臺基演化中起著重要作用。因此，對ELM及臺基湍流的相關物理問題的研究至關重要，這也是本文總結(jié)研究EAST上ELM行為特征的原因。
　　本文統(tǒng)計了EAST上2015年高

3、βN（最大值大于1.5）等離子體中ELM頻率(fELM)和能量損失（WELM）與加熱功率的依賴關系，發(fā)現(xiàn)ELM頻率隨著通過分界面(sparatrix)的功率(Psep)的升高而增大，并且WELM不隨Psep明顯變化，符合Ⅰ類ELM特征。經(jīng)過計算，ELM頻率大概在40Hz～120Hz范圍內(nèi)，單次ELM能量損失約為總儲能的3％～6％。同時，在放電條件參數(shù)相似情況下，出現(xiàn)了頻率更低的ELM，能量損失與一般的ELM差別不大，在這稱為反常ELM(

4、abnormal ELM)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，在反常ELM出現(xiàn)期間，在密度和溫度頻譜上都觀測到了頻率為16kHz，環(huán)向模數(shù)為15的相干模(Coherent mode，CM)。對反常ELM出現(xiàn)機制進行了討論，反常ELM的出現(xiàn)主要與邊界臺基大幅度CM的出現(xiàn)有關，在inter-ELM階段臺基湍流的出現(xiàn)，增強了臺基的粒子和能量輸運，使得邊界臺基壓力梯度的恢復更加緩慢，即出現(xiàn)更低頻率的ELM。
　　對于CM幅度增強的機制尚不清楚，分析發(fā)現(xiàn)有重