日前,等離子體所EAST團(tuán)隊(duì)孫有文研究員課題組在EAST上利用三維磁擾動(dòng)場(chǎng)控制阿爾芬本征模研究方面取得了重要進(jìn)展,相關(guān)結(jié)果由博士研究生楚南等人近期以快報(bào)的形式發(fā)表在聚變領(lǐng)域頂級(jí)期刊Nuclear Fusion上。
在未來ITER等聚變裝置中低碰撞率的燃燒等離子會(huì)因?yàn)楹司圩兎磻?yīng)產(chǎn)生大量的高能離子,它們對(duì)于核聚變反應(yīng)穩(wěn)態(tài)自持地進(jìn)行有非常重要的作用。而在低碰撞率下,阿爾芬本征模會(huì)因?yàn)椴?粒相互作用導(dǎo)致高能粒子的嚴(yán)重?fù)p失,這會(huì)嚴(yán)重抑制核聚變反應(yīng)的發(fā)生。因此研究對(duì)阿爾芬本征模的主動(dòng)控制對(duì)于未來聚變反應(yīng)堆的自持燃燒有非常重要的作用。
課題組首次在EAST托卡馬克中發(fā)現(xiàn)了外加的靜態(tài)三維磁擾動(dòng)對(duì)環(huán)形阿爾芬本征模的激發(fā)作用。其中外加的三維磁擾動(dòng)在n=2滲透之后首先會(huì)激發(fā)出淺捕獲的高能電子,而后這些高能電子會(huì)進(jìn)一步共振驅(qū)動(dòng)一支環(huán)向模數(shù)為n = 2的沿著離子逆磁方向傳播的環(huán)形阿爾芬本征模。相應(yīng)頻段的淺捕獲高能電子對(duì)應(yīng)的能量和硬X射線能譜診斷測(cè)量到的光子能譜有非常好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,這說明了這支環(huán)向阿爾芬本征模是由淺捕獲的高能電子驅(qū)動(dòng)的。這些研究結(jié)果顯示外加的三維磁擾動(dòng)場(chǎng)或許可以作為一種主動(dòng)控制阿爾芬本征模的手段應(yīng)用到未來主要運(yùn)行低碰撞率燃燒等離子體的ITER等聚變裝置中。
以上研究成果得益于等離子體所內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)的大力支持,尤其是診斷組對(duì)于各種診斷數(shù)據(jù)的大力支持和控制組對(duì)于實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的大力支持。另外對(duì)電源、低溫、真空等相關(guān)系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的支持也一并表示感謝。相關(guān)研究受到國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接:http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/aad70c
三維磁擾動(dòng)在發(fā)生n = 2滲透后激發(fā)出n = 2 的環(huán)形阿爾芬本征模
相應(yīng)頻段的淺捕獲的高能電子能量范圍和硬X射線診斷的光子能譜結(jié)果一致