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文檔簡介
1、絲狀結構廣泛存在于托卡馬克邊緣區(qū)和刮削層(SOL)區(qū)域(主要是壞曲率區(qū)),其密度和溫度高于SOL本底參數,并且呈現出陣發(fā)性爆發(fā)的特點。在徑向和極向上,這種結構一般具有比湍流更大的空間尺度(幾個毫米到幾個厘米),并且沿磁力線延展,其環(huán)向相關長度甚至可達到幾十米。并且,這種結構的存在時間一般可以達到數十個到幾百個微秒。它在產生環(huán)向粒子輸運的同時,也會產生徑向輸運。其徑向輸運距離數倍于自身徑向尺度,甚至更遠。因此,一般認為,絲狀結構是托卡馬克
2、邊緣和SOL區(qū)域對流輸運的主要貢獻者之一。而根據形成機制的不同,絲狀結構可分為blob和ELM-filament兩種。
在HL-2A裝置上,我們利用多種位形的靜電探針測量絲狀結構的傳播特征,對blob和filament的特征尺度,存在時間,環(huán)向和徑向速度進行了統(tǒng)計。并在傳統(tǒng)的基于密度/離子飽和流提取絲狀結構方法上,發(fā)展了兩種新的提取絲狀結構的方法:其中一種是基于懸浮電位提取絲狀結構。利用這一方法并結合4×4探針陣列,我們成功測
3、量到了blob和ELM-filament在10mm×12mm視窗下的二維傳播過程,驗證了絲狀結構徑向傳播的E×B驅動機制;另一種方法則是基于絲狀結構徑向速度提取絲狀結構。我們利用極向耙式探針成功對ELM-filament速度結構和電位結構進行二維反演,并觀測到ELM-filament電位的雙極分布和由此形成上下反向速度渦旋對。
隨后,我們研究了ELM-filament在超聲分子束/彈丸注入前后統(tǒng)計特征的變化。盡管這兩種注入方式
4、在注入深度、注入粒子溫度以及注入粒子數等方有著很大的差異,但在粒子注入后均觀察到:1.具有大密度擾動振幅的ELM-filament的爆發(fā)頻率降低:在選取閾值δne/σ=4條件下,超聲分子束住入后ELM-filament爆發(fā)頻率從~2.7kHz下降至~1.8kHz,而彈丸注入后其爆發(fā)頻率從~4.1kHz下降至~2.2kHz,這表明ELM-filament的密度擾動振幅在兩種情況下均被緩解;2.ELM-filament的徑向平均速度也在超聲
5、分子束/彈丸注入后降低:在超聲分子束注入情況下從~2.9km/s降低至~1.9km/s,在彈丸注入情況下從~3.8km/s降低至~2.6km/s。同時,通過條件平均方法計算得到的ELM-filament的懸浮電位特征波形顯示其電位的雙極結構減弱,暗示了ELM-filament徑向速度的降低源于自身電荷極化的降低。而進一步的統(tǒng)計結果表明ELM-filament密度的降低和溫度的降低都是導致這一變化的原因;3.由于ELM-filament的
6、密度振幅,速度都被在超聲分子束/彈丸注入后降低,其引發(fā)的瞬間的陣發(fā)性大幅度徑向粒子通量和熱通量也都出現大幅降低。兩種情況下其降幅均超過50%;4.在超聲分子束/彈丸注入后,ELM-filament靶板—中平面相關性大幅降低,與此同時,偏濾器本底溫度降低,密度升高,離子-電子碰撞率迅速升高。這一現象可以用:“離子-電子碰撞率升高(→)等離子體平行電阻增強(→)ELM-filament平行電流降低(→)ELM-filament沿磁力線長程相
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