合肥研究院徐國盛課題組：在高碰撞率下無ELM運行模式研究方面取得進展

【成果簡介】

近期，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所研究員徐國盛課題組博士生葉揚等在研究EAST上自發產生的長脈沖、穩態、完全非感應無邊界局域模（ELM-absent）運行模式方面取得重要進展。研究成果以A stationary long-pulse ELM-absent H-mode regime in EAST為題發表在Nuclear Fusion雜志上。

【圖文導讀】

圖1?數據分析的主要診斷實驗設置

用于邊緣密度分布的微波反射測量（refl，藍色），電子密度和溫度分布的Thomson散射（TS，淺黃褐色），環形旋轉速度的CXRS（綠色）和用于邊緣密度波動測量的HeBES（紅色）

圖2?部分放大細節

（a）中心線平均密度，（b）等離子體存儲能量，（c）核心XUV輻射和（d）L-H轉變期間的偏濾器Dα發射的時間演變

【研究內容】

帶有邊界準相干模（ECM）的無ELM先進運行模式，一方面解決了高約束模式下ELM爆發所產生的瞬態熱負荷侵蝕裝置靶板材料的問題；另外一方面激發出的ECM也持續的向外輸運粒子和熱，避免了長時間無ELM條件下雜質聚芯導致的H-L反轉換問題。通過大量的實驗數據分析發現無ELM運行模式容易在以下條件下獲得加熱方面，純4.6G低雜波或者反向中心束加上電子回旋加熱；等體放電位型方面，需要拉長比在1.55-1.63、外gap在3.5-5.5cm之間。

ECM的研究一直是EAST上的研究熱點之一，在以往的研究中利用快速往復式探針直接測量到ECM可以帶來15-30%的粒子和熱輸運，本研究工作更具體地給出了這支模式的存在位置、模線性以及非線性演化時間、模式所存在的參數依賴關系等。發現ECM的生長需要合適的壓強梯度：100-200（kPa，?dp/dρ?）以及合適的歸一化碰撞率：2.5-4。壓強梯度和碰撞率對模式的增長似乎都起著雙刃劍的作用：太低的壓強梯度導致缺少足夠的自由能驅動不穩定性，相反如果太高的壓強梯度則又可能帶來比較大的ExB剪切流抑制其不穩定性；較低的碰撞率不足于保證通行粒子和捕獲粒子之間的能量交換即不能激發捕獲粒子不穩定性（ECM已經被證明是耗散性捕獲電子模），相反較高的碰撞率有可能導致強的碰撞阻尼效應從而抑制ECM的發展。此項研究工作的開展為更好理解EAST上無ELM H模及ECM的機理奠定了基礎，也為未來聚變堆在ELM控制方面提供了有益的借鑒。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201708/t20170823_4611972.shtml

文獻鏈接：A stationary long-pulse ELM-absent H-mode regime in EAST（Nuclear Fusion,2017,DOI：0.1088/1741-4326/aa7809）

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