HT-7托卡馬克芯部溫度漲落與鋸齒磁重聯(lián)的電子回旋輻射成像診斷研究.pdf

1、我們利用在HT-7托卡馬克裝置上建立的一套新穎的高時空分辨的電子溫度診斷設(shè)備：二維電子回旋輻射成像（2D ECEI）系統(tǒng)，用二維成像的方法系統(tǒng)觀測了純歐姆托卡馬克芯部等離子體中電子溫度湍流不穩(wěn)定性和鋸齒MHD不穩(wěn)定性引起的磁重聯(lián)。
　　 我們在純歐姆等離子體芯部的電子溫度漲落的研究方面主要有如下結(jié)果。在低密度條件下的，芯部湍流的寬帶電子溫度漲落具有電子漂移波湍流的特征：在電子逆磁漂移方向傳播，波數(shù)kθρs～0.34，溫度梯度符合

2、混合標(biāo)長估計。同類型的TEXT-U托卡馬克上的芯部湍流相對幅度有1％，而我們的湍流譜的幅度僅有0.5％甚至更弱，觀測并分析到湍流的結(jié)果是很難得的。但是，當(dāng)密度非常高時，這支單方向傳播的電子模，在等離子體某些區(qū)域演變?yōu)殡p模：一支在電子逆磁方向，另一支在離子逆磁方向。這兩支模應(yīng)當(dāng)分別是TEM模和ITG模。通過對芯部電子溫度漲落的二維測量，我們發(fā)現(xiàn)了芯部漲落不均勻分布的普適特性。我們還發(fā)現(xiàn)，在寬帶電子溫度湍流中存在低頻帶狀流（Zonal Fl

3、ow）的跡象。
　　 我們對鋸齒MHD不穩(wěn)定性做了系統(tǒng)的研究。目前，為了解釋復(fù)雜的MHD鋸齒振蕩不穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對于鋸齒磁重聯(lián)過程，理論研究中提出了多種重聯(lián)模型，其中，有Kadomtsev模型，Wesson模型，氣球模3-D模型，和Porcelli模型等，關(guān)于重聯(lián)機(jī)理，有氣球模的壓強(qiáng)梯度和Lichtenberg的磁場隨機(jī)不穩(wěn)定性。ECEI診斷方法無需借助剛體旋轉(zhuǎn)假設(shè)，能夠比較真實(shí)反映了磁重聯(lián)過程，為驗(yàn)證理論模型和深入揭示鋸齒磁

4、重聯(lián)機(jī)制，提供了一個重要的手段。我們在HT-7托卡馬克裝置上，應(yīng)用ECEI系統(tǒng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)觀測，給出了清晰的二維重聯(lián)過程。該結(jié)果基本符合Kadomtsev模型的圖像，而和Wesson模型的圖像不一致，符合氣球模在低場側(cè)的模型；該結(jié)果表明重聯(lián)機(jī)理，傾向于氣球模的壓強(qiáng)梯度不穩(wěn)定性，但和氣球模在高場側(cè)的結(jié)果不一致，但還不能完全排除磁場隨機(jī)不穩(wěn)定性的影響。其次，我們利用二維成像還觀測到在q～1面附近，存在高階模（極向模數(shù)m>1）的多磁島結(jié)構(gòu)，以及

5、由它們直接導(dǎo)致的q=1面上多點(diǎn)重聯(lián)現(xiàn)象。這是一種理論模型還沒有深入研究過的新現(xiàn)象。我們研究了不同密度和qα值條件下，高階模，重聯(lián)點(diǎn)，以及邊界磁信號的特征和關(guān)系。對于不同的qα存在一個密度閾值，當(dāng)密度超過這個閾值后，高階模會顯著的減小，m/n=1/1模代替它成為主導(dǎo)。這個閾值隨著qα增加而減小。中心的1/1模和邊界磁信號3/1模也是相關(guān)的。最后，我們還發(fā)現(xiàn)了前兆時間非常短暫的鋸齒。這種鋸齒主要在大托卡馬克中觀察到，破裂時間遠(yuǎn)小于Kadom