合肥研究院徐国盛课题组：在高碰撞率下无ELM运行模式研究方面取得进展

【成果简介】

近期，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研究员徐国盛课题组博士生叶扬等在研究EAST上自发产生的长脉冲、稳态、完全非感应无边界局域模（ELM-absent）运行模式方面取得重要进展。研究成果以A stationary long-pulse ELM-absent H-mode regime in EAST为题发表在Nuclear Fusion杂志上。

【图文导读】

图1 数据分析的主要诊断实验设置

用于边缘密度分布的微波反射测量（refl，蓝色），电子密度和温度分布的Thomson散射（TS，浅黄褐色），环形旋转速度的CXRS（绿色）和用于边缘密度波动测量的HeBES（红色）

图2 部分放大细节

（a）中心线平均密度，（b）等离子体存储能量，（c）核心XUV辐射和（d）L-H转变期间的偏滤器Dα发射的时间演变

【研究内容】

带有边界准相干模（ECM）的无ELM先进运行模式，一方面解决了高约束模式下ELM爆发所产生的瞬态热负荷侵蚀装置靶板材料的问题；另外一方面激发出的ECM也持续的向外输运粒子和热，避免了长时间无ELM条件下杂质聚芯导致的H-L反转换问题。通过大量的实验数据分析发现无ELM运行模式容易在以下条件下获得加热方面，纯4.6G低杂波或者反向中心束加上电子回旋加热；等体放电位型方面，需要拉长比在1.55-1.63、外gap在3.5-5.5cm之间。

ECM的研究一直是EAST上的研究热点之一，在以往的研究中利用快速往复式探针直接测量到ECM可以带来15-30%的粒子和热输运，本研究工作更具体地给出了这支模式的存在位置、模线性以及非线性演化时间、模式所存在的参数依赖关系等。发现ECM的生长需要合适的压强梯度：100-200（kPa，⌈dp/dρ⌉）以及合适的归一化碰撞率：2.5-4。压强梯度和碰撞率对模式的增长似乎都起着双刃剑的作用：太低的压强梯度导致缺少足够的自由能驱动不稳定性，相反如果太高的压强梯度则又可能带来比较大的ExB剪切流抑制其不稳定性；较低的碰撞率不足于保证通行粒子和捕获粒子之间的能量交换即不能激发捕获粒子不稳定性（ECM已经被证明是耗散性捕获电子模），相反较高的碰撞率有可能导致强的碰撞阻尼效应从而抑制ECM的发展。此项研究工作的开展为更好理解EAST上无ELM H模及ECM的机理奠定了基础，也为未来聚变堆在ELM控制方面提供了有益的借鉴。

原文链接：http://www.cas.cn/syky/201708/t20170823_4611972.shtml

文献链接：A stationary long-pulse ELM-absent H-mode regime in EAST（Nuclear Fusion,2017,DOI：0.1088/1741-4326/aa7809）

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