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鄭星煒、李建剛、胡建生、劉海慶等人對EAST裝置上高密度及密度極限放電進行了深入研究,相關結果發表在Plasma Physics Control Fusion(2016,58,055013)。
EAST在強(或溫和)充氣條件下就可能發生密度極限放電。對EAST在L-mode和H-mode條件下的密度極限現象進行分析,發現EAST上密度極限發生的過程通常如下:當偏濾器靶板溫度降低到一定程度,等離子體開始發生脫靶;而在這一時間附近,一個高輻射區域(MARFE),開始發展并從偏濾器向X點移動;如果等離子體密度繼續增長,MARFE則可能進入主等離子體,引起電流剖面收縮和MHD不穩定性的增長,最終導致等離子體發生破裂。MARFE不一定出現在密度極限破裂之前,但邊緣等離子體冷卻的增強仍然是導致密度極限破裂的主要因素。邊緣等離子體冷卻現象可能是由于雜質粒子或中性粒子增強引起的。
通過優化壁處理和輔助加熱功率升級,EAST裝置明顯拓展密度運行區。通過對各種條件的分析對比,最為重要的是對雜質和再循環控制進行有效控制,在ITER-like金屬鎢偏濾器上單零位型下,以自行研制的可抗電磁干擾且加料效率更高的SMBI為加料手段實現了密度達0.93的準穩態H-mode運行,為EAST和未來ITER高密度長脈沖科學研究提供參考。
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