论文部分内容阅读
本文简述了等离子体旋转的功能、产生等离子体旋转的方法以及自发旋转的研究现状;详细介绍了球面弯晶谱仪的聚焦特性及其在相关装置上的应用。 和老师与同学共同努力，利用4年时间，在EAST装置上先后建造了极向和切向两套球面弯晶谱仪诊断系统。 极向球面弯晶谱仪的研制过程如下:详细分析球面晶体的聚焦特性、选择Ar(XVⅡ)离子作为诊断离子、选择具有合适参数的球面石英晶体、以53.946°为平均Bragg angle且精确确定极向球面弯晶谱仪的其它谱仪参数、合理改造电控气动插板阀、合理的设计和安装晶体腔室及铍窗和电控气动插板阀、合理的设计和组装抽气口管道及圆形截面长真空管道和探测器转接件、合理的设计和组装焊接波纹管、对诊断系统进行严格的光路标定、精确的安装球面晶体、合理安装两段式及四段式MWPC探测、合理使用MWPC探测器的数据采集模块、选择适当的分子泵机组、正确的操作极向球面弯晶谱仪诊断等。 基于极向球面弯晶谱仪诊断建造的经验，随后建造了切向球面弯晶谱仪诊断系统，其研制过程如下:设计合理的切向视角且切向视角为22.5°、以球面晶体聚焦特性为基础、Ar(XVⅡ)离子为诊断离子、配以合适的球面晶体、精确确定切向球面弯晶谱仪的谱仪参数、合理的设计并安装V型窗口法兰及方形截面焊接波纹管和方形截面长真空管道、匹配合适的电控气动插板阀、研制合理的晶体腔室、合理安装晶体腔室和电控气动插板阀、合理的设计和安装抽气口管道及圆形截面长真空管道及探测器转接件、匹配并合理安装焊接波纹管、对诊断系统进行精确的原位光路标定、精确安装球面晶体和铍窗、合理安装四段式的MWPC探测器及Pilatus探测器、匹配合适的分子泵机组、正确操作切向球面弯晶谱仪诊断系统等。 极向和切向两套球面弯晶谱仪诊断在EAST装置上运行了4轮EAST实验，成功获得了欧姆条件下、低杂波条件下、离子回旋条件下的离子温度剖面、电子温度和旋转速度剖面的数据。主要实验结果如下。 在欧姆L模条件下，当中心弦平均电子密度从0.6×1019/m3增加到1.1×1019/m3时，测量范围内的离子温度及其剖面逐渐增加。随着中心弦平均电子密度从0.6×1019/m3增加到2.0×1019/m3时，测量范围内的离子温度同电子温度的比值一直在增加。在欧姆L模条件下，当芯部区域Ar(XVⅡ)离子辐射强度增加时，芯部Ar(XVⅡ)离子的环向旋转速度由同电流方向反转到反电流方向，其主要原因可能是由于氩粒子的杂质聚芯导致芯部区域Ar(XVⅡ)离子的归一化的离子密度梯度（(dnAr/dr)/nAr）增加造成的。 在低杂波L模条件下，测量范围内的电子温度及其剖面明显增加，同时芯部电子温度高于外侧;在低杂波L模双零位型条件下发现:低杂波引起芯部和边界环向旋转都向同电流方向改变，其芯部环向旋转改变的时间尺度在1 s的量级，边界环向旋转改变的时间尺度小于100 ms的量级，PS流可能是边界环向旋转迅速改变的源，同时边界旋转可能是芯部旋转的源。 在低杂波H模条件下发现:在H模期间，芯部环向旋转向同电流方向增加，且芯部环向旋转起始加速时刻(tInit-Acce)早于L-H转换时刻(tL-H)约一个H模能量约束时间的量级，在ELM-free H-模阶段，形成了稳定的具有较高环向旋转速度的稳定状态;在低杂波H模条件下的第三类边界局域模期间，第三类边界局域模首先导致芯部和边界环向旋转速度在同电流方向减少，然后芯部环向旋转达到一个具有较低环向旋转速度的状态;实验现象表明:残余压力可能是芯部Ar(XVⅡ)离子环向旋转速度在L-H转换时刻(tL-H)之前增加的原因。