《等离子体所在高能离子激发测地声模不稳定性方面取得重要进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2019-04-19
  • 近日,等离子体所EAST团队科研人员在中性束调制注入条件激发的测地声模不稳定性方面取得重要的进展,相关研究成果由徐明副研究员以“Observation of electromagnetic GAMs excited by NBI in EAST”为题发表在Nuclear Fusion期刊上。   

    高能离子激发的各类不稳定性的相关物理研究是未来ITER物理研究的一个重要方向,同时也是当前CFETR物理研究的一个重要分支。测地声模(GAM)最先被认为是一类静电不稳定性扰动,但是近来的理论以及实验不断发现GAM不稳定性具有电磁扰动的特征,并且在圆位形下表现为m=2的驻波结构,且该结构关于赤道面上下对称。本工作主要利用了EAST上几种比较常规的诊断方法,获得以下几项重要结果:在EAST偏滤器位形下,不但观察到了m=2磁驻波结构,且首次看到了比较微弱的m=4边带结构;在两套同电流方向的NBI调制注入下,首次观察并总结了不同pitch angle条件下EGAM的磁扰动信号满足,其中为极向角,是高能离子pitch angle的函数;首次观察到了EGAM拥有上下不对称性的特征;在EGAM不稳定性爆发期间,等离子体的环向旋转速度明显被抑制,即NBI的环向驱动效率降低。   

    以上工作获得等离子体所相关科研人员的鼎力支持,并得到了国家磁约束核聚变能发展研究专项、国家自然科学基金、中国科学院以及合肥物质科学研究院等项目的资助。

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    • 近日,等离子所EAST团队科研人员在托卡马克高约束模台基磁相干模研究方面取得重要进展。相关研究成果由徐国盛课题组的陈冉副研究员以“Experimental Study on the Magnetic Coherent Mode in the H-mode Pedestal of EAST”为题发表于《Nuclear Fusion》期刊[Ran Chen, Heng Zhang, Guosheng Xu, et. al. 2018 Nucl. Fusion 58 112004]。    大幅度边界局域模(Edge-Localized modes,ELMs)给聚变堆器壁带来巨大的瞬态热负荷,是当前制约磁约束聚变的主要瓶颈。而在台基区出现相干模的无ELM或小ELM高约束运行模式是未来聚变堆克服大幅度ELMs的一种解决方案。    托卡马克装置高约束模台基区所自发形成的陡峭压力梯度及其所驱动的自举电流密度,可为各种扰动结构的产生提供自由能,从而驱动包括所谓的边界局域模爆发以及各种相干/准相干模式的产生。而后者,往往能够通过持续驱动横越磁力线的粒子和能量输运,进而调节台基结构使其远离第一类或巨型ELM的不稳定性边界,从而实现维持无ELM或小ELM高约束模稳态运行。这对于探索和发展适用于未来聚变堆装置的等离子体边界运行模式具有重要意义,因此成为了近年来磁约束聚变研究领域的热点。    在以往的EAST高约束模放电中,非常普遍地观测到一种低环向模数(通常为1)、磁涨落分量很强,而静电涨落分量相对较弱的台基区相干模式,命名为磁相干模(Magnetic Coherent Mode, MCM)。研究成果展示了MCM的径向分布和极向传播,以及在低频大ELM爆发期间该模式的演化的特征,总结了MCM频率随边界密度和安全因子的定标关系,并且首次分析并给出了多个MCM共存现象以及该模式的存在对于偏滤器粒子流极向分布的影响的实验证据。这些研究成果,显著提升了对于MCM的认识水平,并未下一步的模式鉴定等进一步研究工作奠定了实验基础。相关研究内容在2017年俄罗斯圣彼得堡召开的“第十六届国际高约束模物理和输运垒研讨会”上进行了汇报。    该研究得到了EAST团队以及合作者的大力支持,并且获得了国家自然科学基金、国家磁约束核聚变能发展研究专项等项目的资助。
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    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
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    • 美国普林斯顿大学和普林斯顿等离子体物理实验室的研究人员已研发一个可用于实时预测聚变堆等离子体不稳定性的人工智能模型。该模型能够预测被称为“撕裂模不稳定性”的等离子体不稳定性。这种不稳定性由等离子体中的电流和压力梯度相互作用引起,是导致等离子体破裂的主要原因之一。相关研究成果已在近期出版的科技期刊《自然》上发表。 聚变能商业应用目前面临着许多重大技术和工程挑战,其中一个是等离子体可能失去稳定性,导致等离子体大规模破裂,进而导致聚变反应不能持续。 研究人员使用美国DIII-D国家聚变设施的实验数据来训练这一模型。结果表明,该模型可以提前300毫秒预测撕裂模不稳定性。300毫米足以供人工智能控制器调整聚变堆运行参数,确保等离子体运行的稳定性。