垂直不稳定性调研VDEs课件.ppt

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1、1,HALO电流调研,陈大龙 2011 12.2,2,自然现场月晕,CCD上观察到的晕电流（halo current）shot:36790,背景what is halo?,3,报告内容,halo电流产生机制调研（1）垂直不稳定性的研究（2）halo电流的描述各大型托卡马克中halo电流研究的调研（JET、ASDEX-U、JT-60U）（待完成）EAST装置中halo电流的测量（halo罗柯线圈的分布、CCD上观察到halo电流、Eastscope上有关halo电流的信号）下一步工作,4,（1）垂直不稳定性调研（VDEs）二维模型下等离子体平衡（R、Z方向）,R方向的平衡 的方向总是指向真空室内

2、壁,垂直场只要是通过PF11、PF12、PF13、PF14提供的（这四个线圈的电流都是与等离子体电流方向反向）,这个 场主要是后面的快控线圈IC1、IC2提供的，其他线圈虽然也有提供，但是响应时间尺度太大,Z方向的平衡,5,稳定的位形（垂直方向是稳定的）,不稳定的位形（垂直方向是不稳定的）,两种等离子体位形,参考文献：钱金平。EAST平衡反演与垂直不稳定性研究,6,Halo电流在t=6.265 s 时开始出发，在等离子体未碰壁之前都是在SOL中流动，在t=6.286 s时halo电流达到最大,（2）Halo电流的描述,Halo电流的驱动机制是电压，由于垂直不稳定性（dZj/dt），导致环向磁通

3、量和极向磁通量的改变+环向等离子体电流的熄灭(dIp/dt）,Halo电流从SOL(刮壳层)流出，当等离子体接触偏滤器时，电流从内靶板进入，经过DOME,从外靶板流出，再回到SOL（刮壳层），形成回路。halo电流是成螺旋状的(极向、环向都有电流),VDEs halo电流,Y.Neyatani et.al Characteristics of Halo Current in JT-60U,MAX,7,热量熄灭过程中，Te：1-1.8 keV迅速降低到20-50 eV.在随后的Ip熄灭过程中,Te 基本都是10 eV,1 ms之后halo current 达到最大,等离子电流增大,由于急速改变内

4、部电感磁力线重连事件(Plasma current increases due to rapid reconnection events changing internal inductance)?,Ip:等离子体电流 Ih:halo电流 Eth:热能 Zcurr:垂直位移中等离子体电流中心的电流,Y.Neyatani et.al Characteristics of Halo Current in JT-60U,G.Pautasso et al.The halo current in ASDEX Upgrade,热量熄 灭 电流熄灭,Halo电流产生 最大,thermal quench,cu

5、rrent quench,三次放电，不同炮中的Te,8,TPF=环向最大的halo电流/环向平均halo电流JT-60U上TPF是通过6个窗口内靶板上的罗柯线圈测出来的，与Ip0关系不大(3.6 at 1.0 MA,3.2 at 1.8 MA)Nuclear Fusion,Vol.39,No.4TPF:1.4 3.6EAST:2,Nucl.Fusion V.39/NO.12,1999,halo电流的危害（电磁力的估计）,TPF?工程上为了估算电磁力时引进的,9,Halo电流从等离子体流向第一壁，和环向场左右产生一个 的 力JET石墨瓦脱落及其固定轨道变形；Alcator C-MOD和JT-60

6、等装置上发现面临等离子体第一壁部件固定螺栓弯曲、瓦片破损和真空室壳体的局部变形。,10,处理halo电流现有对策,1 通过粒子注入丸的方法(强辐射)去减少等离子体破裂的发生及halo电流的产生；(JT-60U、ASDEX-U、DIII-D、JET)2 采用预测量的方法，通过判断VDE发生的前兆，使得等离子体的拉长比（k）变小。,11,HALO电流的减小与避免,JT-60U JT-60U是充氖气，从图中可以发现 从0.3降到0.12（其实Ih降低了2.5倍，TPF没多大变化）,Y.Neyatani et al Characteristics of Halo Current in JT-60U,1

7、2,HALO电流的减小与避免,JET,VDEs 的发生是通过向上的一个力同时关闭快控电源,红线表示的是没有充气时候的VDEs,蓝线表示的是在能量熄灭期间，通过DMV窗口向等离子体充有Ar/D2 混合气体，压强是 3.2 MPa（32个标压）,结果可以发现halo电流减小了一半（未充气时halo电流400KA，充气后是200KA）,M.Lehnen.et al Disruption Mitigation by Massive Gas Injection in JET,13,EAST上halo电流的研究,Rogowski线圈测量4组*8个罗柯/组，共32个罗柯信号名：Haloik1nhaloik8n,halono1nhalono8n,Halobc1nhalobc8n,halofg1nhalofg8n.,14,EAST装置halo电流的观察,36790炮,17,谢谢,