自發(fā)旋轉(zhuǎn)的實驗研究

1、自發(fā)旋轉(zhuǎn)的實驗研究石躍江OUTLINE Motivation 自發(fā)旋轉(zhuǎn)在各裝置的主要實驗結(jié)果介紹自發(fā)旋轉(zhuǎn)在各裝置的主要實驗結(jié)果介紹 自發(fā)旋轉(zhuǎn)的共性，定標率等自發(fā)旋轉(zhuǎn)的共性，定標率等OUTLINE Motivation 自發(fā)旋轉(zhuǎn)在各裝置的主要實驗結(jié)果介紹自發(fā)旋轉(zhuǎn)在各裝置的主要實驗結(jié)果介紹 自發(fā)旋轉(zhuǎn)的共性，定標率等自發(fā)旋轉(zhuǎn)的共性，定標率等Motivation 旋轉(zhuǎn)和速度剪切在L-H轉(zhuǎn)變，ITB的形成，RWM的穩(wěn)定性等方面起重要作用 NBI是目前唯一有效的外部動量輸入源 在ITER和更大的裝置上，NBI很難提供有效的外部動量輸入 自發(fā)旋轉(zhuǎn)能否滿足ITER的要求？.OUTLINE Motivation

2、 自發(fā)旋轉(zhuǎn)在各裝置的主要實驗結(jié)果介紹自發(fā)旋轉(zhuǎn)在各裝置的主要實驗結(jié)果介紹 自發(fā)旋轉(zhuǎn)的共性，定標率等自發(fā)旋轉(zhuǎn)的共性，定標率等在OH,ICRF,ECRH，LHCD等非NBI加熱等離子體均觀察到了自發(fā)旋轉(zhuǎn)ICRF JET PPCF 39 (1997) 27.C-Mod NF 38 (1998) 75., NF 39 (1999) 1175., NF 44 (2004) 379., PRL 101(2008)235002 Tore Supra NF 40 (2000) 913., NF 41 (2001) 91., 30th EPS 27A 1.138OHC-Mod PRL 84 (2000) 3330

3、., PoP 7 (2000) 1825.DIII-D 20th IAEA Vilamoura (2004) IAEA-CN-116-EX/6-4Rb.TCV Andrea Scarabosio PhD Thesis EPFL (2006)ECH DIII-D 11th EU-US TTF Workshop, Marseille, France, 2006JT-60U 10th IAEA TCM St. Petersburg (2005) H-mode WorkshopTCV 11th EU-US TTF Workshop, Marseille, France, 2006LHCDC-Mod P

4、RL PRL 102(2009) 035002 C-Mod上上ICRF兩種加熱模式（少數(shù)粒子兩種加熱模式（少數(shù)粒子MH和模轉(zhuǎn)換和模轉(zhuǎn)換MC）下的環(huán)向和極向旋轉(zhuǎn)速度下的環(huán)向和極向旋轉(zhuǎn)速度 PRL 101(2008)235002 MC模式下的外圍旋轉(zhuǎn)速度與模式下的外圍旋轉(zhuǎn)速度與MH相似，而芯部環(huán)向旋轉(zhuǎn)速相似，而芯部環(huán)向旋轉(zhuǎn)速始終較高，不像始終較高，不像MH是從邊界是從邊界像芯部傳播。像芯部傳播。MC模式下的極向旋轉(zhuǎn)速度隨模式下的極向旋轉(zhuǎn)速度隨著功率增加，而著功率增加，而MH模式幾乎模式幾乎不改變。不改變。根據(jù)根據(jù)ICRF到到IBW有有50%轉(zhuǎn)化效率可以估算出轉(zhuǎn)化效率可以估算出IBW直接驅(qū)動的直接驅(qū)

5、動的V 和和V ，與實驗數(shù)據(jù)吻合，與實驗數(shù)據(jù)吻合，IBW沉沉積在芯部，與實驗現(xiàn)象一致。積在芯部，與實驗現(xiàn)象一致。C-Mod上ICRF加熱（少數(shù)粒子模式）下EDA和ELM-free環(huán)向旋轉(zhuǎn)速度的時空演化Nucl. Fusion 44 （2004）379 轉(zhuǎn)變到轉(zhuǎn)變到H模運行模式過程中，模運行模式過程中，等離子體旋轉(zhuǎn)都是由邊界向等離子體旋轉(zhuǎn)都是由邊界向芯部傳播的芯部傳播的 ，EDA旋轉(zhuǎn)分布旋轉(zhuǎn)分布很平很平在在ELM-free 下，芯部的旋轉(zhuǎn)速度下，芯部的旋轉(zhuǎn)速度峰化，存在一個峰化，存在一個10m/s的向內(nèi)的的向內(nèi)的動量箍縮。動量箍縮。 C-Mod上上ICRF兩種加熱模式（少數(shù)粒子兩種加熱模式（少數(shù)

6、粒子MH和模轉(zhuǎn)換和模轉(zhuǎn)換MC）下的環(huán)向和極向旋轉(zhuǎn)速度下的環(huán)向和極向旋轉(zhuǎn)速度 PRL 101(2008)235002 MC模式下的外圍旋轉(zhuǎn)速度與模式下的外圍旋轉(zhuǎn)速度與MH相似，而芯部環(huán)向旋轉(zhuǎn)速相似，而芯部環(huán)向旋轉(zhuǎn)速始終較高，不像始終較高，不像MH是從邊界是從邊界像芯部傳播。像芯部傳播。MC模式下的極向旋轉(zhuǎn)速度隨模式下的極向旋轉(zhuǎn)速度隨著功率增加，而著功率增加，而MH模式幾乎模式幾乎不改變。不改變。根據(jù)根據(jù)ICRF到到IBW有有50%轉(zhuǎn)化效率可以估算出轉(zhuǎn)化效率可以估算出IBW直接驅(qū)動的直接驅(qū)動的V 和和V ，與實驗數(shù)據(jù)吻合，與實驗數(shù)據(jù)吻合，IBW沉沉積在芯部，與實驗現(xiàn)象一致。積在芯部，與實驗現(xiàn)象一致

7、。C-Mod上上LHCD的實驗結(jié)果的實驗結(jié)果 PRL 102(2009) 035002 LHW加入后，加入后， V 反向。反向。 V 改變速度遠改變速度遠超過能量約束時間，而與電流擴散時間相超過能量約束時間，而與電流擴散時間相當當加加LHW前后，主要參數(shù)的分布。前后，主要參數(shù)的分布。 V 主要在芯部改變。主要在芯部改變。實驗結(jié)果顯示實驗結(jié)果顯示V 反向及大小由反向及大小由LHCD改變電流分布引起，而與其改變電流分布引起，而與其加熱效果無關(guān)加熱效果無關(guān)。V 在芯部變化明顯可能是由在芯部變化明顯可能是由LH帶來的快電子的共振俘獲電子箍帶來的快電子的共振俘獲電子箍縮（縮（resonant trapp

8、ed electron pinch）引起的。）引起的。V 與與li的關(guān)系，的關(guān)系，li與電流分布與電流分布密切相關(guān)。圖中右下角是密切相關(guān)。圖中右下角是n/，負號代表反向驅(qū)動。負號代表反向驅(qū)動。DIII-D的的ECR實驗結(jié)果實驗結(jié)果 Phys. Plasmas 14 （2007）056115 在軸加熱，分布中空在軸加熱，分布中空,磁軸處甚至磁軸處甚至方向。離軸加熱，分布變的平坦方向。離軸加熱，分布變的平坦ECH分布都比較中空，而分布都比較中空，而OH的分布相對平臺的多的分布相對平臺的多反驅(qū)電流帶來比正驅(qū)形成更反驅(qū)電流帶來比正驅(qū)形成更中空的分布中空的分布OUTLINE Motivation 自發(fā)旋

9、轉(zhuǎn)在各裝置的主要實驗結(jié)果介紹自發(fā)旋轉(zhuǎn)在各裝置的主要實驗結(jié)果介紹 自發(fā)旋轉(zhuǎn)的共性，定標率等自發(fā)旋轉(zhuǎn)的共性，定標率等通常，環(huán)向自發(fā)旋轉(zhuǎn)的方向在通常，環(huán)向自發(fā)旋轉(zhuǎn)的方向在L-mode與電流方向相反，在與電流方向相反，在H-mode與電流方向相同與電流方向相同C-Mod上ICRF實驗（紅色和綠色電流方向相反）Journal of Physics: Conference Series 123 (2008) 012003環(huán)向自發(fā)旋轉(zhuǎn)速度與等離子體壓力或內(nèi)能正相關(guān)，而與等離子體電流負環(huán)向自發(fā)旋轉(zhuǎn)速度與等離子體壓力或內(nèi)能正相關(guān)，而與等離子體電流負相關(guān)。上圖中曲線的斜率不同，因為裝置尺寸不同。相關(guān)。上圖中曲線的斜率不同，因為裝置尺寸不同。阿爾芬馬赫數(shù)（旋轉(zhuǎn)速度比阿爾芬速度）與阿爾芬馬赫數(shù)（旋轉(zhuǎn)速度比阿爾芬速度）與N關(guān)系，成線性關(guān)系關(guān)系，成線性關(guān)系Nucl. Fusion 47 （2007） 1618 離子熱馬赫數(shù)與離子熱馬赫數(shù)與歸一化回旋半徑的關(guān)系，基本無關(guān)歸一化回旋半徑的關(guān)系，基本無關(guān)Nucl. Fusion 47 （2007） 1618 Nucl. Fusion 47 （2007） 1618 根據(jù)實驗結(jié)果得到的定標率根據(jù)實驗結(jié)果得到的定標率EAS