HT7托卡馬克裝置ETG模范圍的微觀不穩(wěn)定性實驗觀測

HT7托卡馬克裝置ETG模范圍的微觀不穩(wěn)定性實驗觀測第1頁/共19頁密度漲落大k波矢測量的難點及相干散射診斷發(fā)展?fàn)顩r電磁波相干散射散射光功率

Ps(k)∝P0λi2n2(k)Lv2n2(k)∝k-3.50.5P0—光源功率；i—光源波長;Lv—散射體長度;n(k)–密度漲落顯然(1)光源波長越長、功率越高，散射信號越大。

(2)散射波矢k越小，散射信號越大。遠(yuǎn)紅、微波光源要考慮折射效應(yīng)導(dǎo)致k波矢測量的不確定性，其大功率光源難以制造購買。中紅外CO2激光光源不用考慮折射效應(yīng)，但光學(xué)系統(tǒng)要求苛刻。近期用于電子輸運研究的相干散射診斷：ToreSupra:二氧化碳激光散射診斷ALTAIR(己停)(1)k=3~15cm-1，兩k波矢監(jiān)測，可在放電過程中進行單k波矢連續(xù)性掃描，進行過k臨界值實驗嘗試，沒有發(fā)現(xiàn)ETG模湍流爆發(fā)的趨勢。(2)后改造為k=6~26cm-1，系統(tǒng)信噪比不夠理想DIII-D:(1)1毫米波單k前向散射+極小角散射k=10~20cm-1+k=0~1cm-1

(2)新的3毫米波單k后向散射k=30~50cm-1(2001年由美國TTF(transporttaskforce)資助開始建造)HT-7:二氧化碳激光散射診斷：k=12~34cm-1三k同時監(jiān)測，用于電子輸運研究(由重點基金項目<<托卡馬克芯區(qū)等離子體湍流診斷發(fā)展研究>>(10335060)支持)第2頁/共19頁k譜掃描實驗第3頁/共19頁K=17cm-1k=25.5cm-1

K=20cm-1k=28.5cm-1

k=23cm-1k=31cm-1k=34cm-1隨著k增大，正常寬譜湍流逐漸減弱、消失。一種新湍流產(chǎn)生，其峰值逐漸向低頻擴展，所占相應(yīng)k波矢密度漲落成份逐漸增大，在k=25.5cm-1附近達(dá)到最大值。以后開始降低，密度漲落頻譜寬度開始變窄，并向峰值頻率~200kHz集中。s~0.13cm由此可見在微觀尺度ETG模k譜區(qū)間，存在一種新湍流爆發(fā)，可能反映了ETG模的不穩(wěn)定性第4頁/共19頁相同等離子體密度、不同等離子體電流實驗第5頁/共19頁存在頻率峰值180~200kHz的新湍流爆發(fā)，較高等離子體電流平臺，相應(yīng)的高k波矢湍流有增強的趨勢，湍流向高k方向移動。這顯示了溫度與湍流尺度的聯(lián)系，K=17cm-1k=23cm-1k=28.5cm-1Ip=165kAIp=124kA第6頁/共19頁相同等離子體電流、不同等離子體密度實驗第7頁/共19頁對于較高等離子體密度實驗平臺，三個k波矢密度漲落均存在較低頻率連續(xù)譜湍流的爆發(fā)。漲落的峰值顯然在k=23cm-1；較低等離子體密度實驗平臺的密度漲落全面大于較高等離子體密度實驗平臺的密度漲落。顯示了電子溫度與湍流的聯(lián)系；這里也能看到隨著電子溫度的升高，密度漲落強度向高k移動的趨勢。K=17cm-1k=23cm-1k=28.5cm-1ne=1.561019m-3

ne=2.01019m-3第8頁/共19頁不同電流爬升率實驗(較高密度<ne>=2.6×1019m-3)第9頁/共19頁K=17cm-1k=23cm-1k=28.5cm-1第10頁/共19頁第11頁/共19頁k=17cm-1k=23cm-1k=28.5cm-1

第12頁/共19頁觀察較高等離子體密度實驗平臺<ne>=2.6×1019m-3：k=23cm-1波矢密度漲落中產(chǎn)生了一種新的湍流，k=28.5cm-1波矢密度漲落主要成份屬于這個湍流。這是一個頻率峰值在180~200kHz的連續(xù)譜，s0.13cm,ks值在ETG模區(qū)間，而相應(yīng)的k=17cm-1

波矢密度漲落中沒有發(fā)現(xiàn)這個湍流。觀察發(fā)現(xiàn)隨著電流爬升率的下降，密度漲落強度有明顯增加的趨勢，是否R/LTe值的原因需要進一步的實驗研究。等離子體密度<ne>=1.9×1019m-3實驗平臺，k=23cm-1波矢密度漲落中存在一種新湍流，k=28.5cm-1波矢密度漲落主要成份是這個湍流。這是一個頻率峰值在180~200kHz的連續(xù)譜,s0.13cm,相應(yīng)的k=17cm-1

波矢密度漲落也包含了部分這種湍流。觀察發(fā)現(xiàn)隨著電流爬升率的下降，密度漲落強度沒有明顯增加的趨勢。第13頁/共19頁結(jié)論(1)在微觀尺度ETG模k區(qū)域首次觀測到新的湍流的爆發(fā)，可能是ETG模的不穩(wěn)定性

(2)證實了模不穩(wěn)定性與電子溫度的關(guān)聯(lián)

(是否主導(dǎo)電子熱輸運需要進一步的實驗)

(3)首次觀測到電子溫度的增高，模不穩(wěn)定性向高k方向移動。第14頁/共19頁致謝實驗方案的構(gòu)思獲得董家齊教授的指導(dǎo)和有益的討論。感謝徐國盛、林士耀同學(xué)在數(shù)據(jù)處理和實驗方面的幫助。第15頁/共1