J-TEXT上逃逸電子和快速關(guān)斷下冷前鋒傳播特征研究.pdf

1、破裂是托克馬克中常見的快速失控事件，它對(duì)裝置的危害主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：局部熱沉積毀壞第一壁；“暈電流”導(dǎo)致的電磁力使裝置承受機(jī)械負(fù)載；大量的高能逃逸電子嚴(yán)重威脅裝置的運(yùn)行。許多破裂緩解手段對(duì)熱沉積和“暈電流”的緩解效果十分明顯，卻仍無法抑制逃逸電子的產(chǎn)生。因此，逃逸電子的行為研究，尤其是破裂期間逃逸電子相關(guān)的物理機(jī)制研究是非常重要的。目前在中型裝置上大量氣體注入雜質(zhì)氣體時(shí)可以緩解這三個(gè)危害。因此，大量氣體注入手段最有希望能成為下一代裝置

2、的破裂緩解方案。然而，氣體與等離子體的混合效率不高，穿透深度受到q=2磁面位置的影響。因此，我們很有必要研究氣體的注入過程，尋求提高混合效率和穿透深度的優(yōu)化方案。
　　在托卡馬克等離子體中,電子能量超過一定閾值后，它將受到電場(chǎng)的持續(xù)加速而成為逃逸電子。經(jīng)典理論認(rèn)為逃逸電子產(chǎn)生機(jī)制包含兩個(gè)部分：狄拉克初級(jí)產(chǎn)生機(jī)制和次級(jí)雪崩產(chǎn)生機(jī)制。通過這兩種機(jī)制結(jié)合并且適當(dāng)加入損失項(xiàng)，我們可以利用數(shù)值模擬重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)逃逸電流平臺(tái)的情況。另外一種分

3、析逃逸電子的理論是逃逸電子動(dòng)量空間分析?？紤]電場(chǎng)加速作用，碰撞阻尼力的減速作用和同步輻射損失作用，利用試探粒子弛豫方程來描述逃逸電子在動(dòng)量空間中的運(yùn)動(dòng)。逃逸電子動(dòng)量空間軌跡存在兩個(gè)奇點(diǎn)，分別代表了逃逸電子產(chǎn)生閾值和逃逸能量極限。通過對(duì)兩個(gè)奇點(diǎn)的分析，我們可以得到許多關(guān)于逃逸電子產(chǎn)生閾值和能量極限的信息。另外，也可以向這一模型中加入其它損失項(xiàng)，以研究這一損失項(xiàng)與逃逸電子行為的關(guān)系，這里我們以隨機(jī)磁擾動(dòng)為例。
　　在放電實(shí)驗(yàn)中，逃逸電

4、子失控轟擊限制器和壁材料時(shí)發(fā)生厚靶軔致輻射而產(chǎn)生硬X射線。在J-TEXT實(shí)驗(yàn)裝置中，我們利用硬X射線診斷系統(tǒng)來展開與逃逸電子和破裂相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。這一系統(tǒng)在這幾年時(shí)間經(jīng)過了多次升級(jí)，除了中平面前向、背向和徑向探測(cè)器之外，裝置的幾個(gè)空間對(duì)稱點(diǎn)也安裝了一套空間探測(cè)器陣列，目前已經(jīng)投入使用。
　　利用SMBI觸發(fā)等離子體快速關(guān)斷研究雜質(zhì)冷前鋒的傳播過程，有助于我們理解大量氣體注入實(shí)驗(yàn)的氣體穿透深度與q=2磁面位置的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)