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托卡马克等离子体偏压①、己’
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引言
关于托卡马克等离子体偏压的国际原子能机构技术委员会会议由加拿大磁聚变
中心主办。来自个了会议。这次会
议的目的是第一次把来自大约个实验室从事等离子体偏压实验或模拟的物理学家汇集在
一起,并讨论现有的结果。
径向电场分布、环向和极向速度分布、湍流、基本的等离子体参数分布和输运机制是所有
互相交织在一起的等离子体特性,它们取决于装置运行工况,反过来又影响装置可以达到的参
数范围。已证明,它们在确定等离子体性能方面,特别是在改善的约束状态和杂质控制实验的
情况下起着关键的作用。在这方面,独立于其它可控装置参数地控制径向电场,可能是人们所
希望的这是偏压实验的主要目的从性毙观点看已证明,这样利用偏压例如可以控制改善约束
状态的触发、边缘参数分布和流,以及凭借杂质滞留控制偏滤器效率。从物理学观点看,偏压实
验为各种等离子体特性在确定输运和总体性能方面的作用提供了新的数据。本文概括了提交
会议的各种文献的内容。
自偏压

运行。从这个意义上讲,在很多具有辅助加热的托卡马克中,在—转变发生时,电场的变化
被认为是由自偏压所造成的。
在一一/,一.,。一装置上已在这样的条件下进行了
极向和环形旋转速度测量。假设本体离子以与碳离子一样的速度旋转,用这些测量结果和
离子压强分布推导出了在等离子体边缘处的径向电场。跨过分界面时极向旋转速度改变符号,
在分界面外内为离子电子抗磁方向。在模式期间投向旋转速度的增加引起一个更大的
负电场。在模式期间,与大温度梯度相联系的能量输运垒似乎与负极向旋转速度剪切相关。
若干观测也正面临着与探索—转变物理的各种理论模型的比较。
报道了边缘极向旋转速度的测量结果;虽然这些观测与偏压实验不相关,但是它
①本文是关于年月在加拿大魁北克举行的技术蚤员会会议的报告
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们却有助于证明在改善的约束状态中旋转速度和其剪切的作用。根据这些低杂质内在
的碳和注入的氖的有效电荷交换光谱学为基础的测量结果,掇向旋转速度甚至在模式期
间都仍然远低于/,而离子温度和环向旋转速度分布的形状不受—转变的影响。因
此,这些观测结果即与模式期间狭窄的极向旋转层不相符,也与离子能量输运垒不相符。然
而,在—转变后,发射分布的变陡证实了粒子输运垒的存在。
在—/一/ ,一,≤托卡马克,采用湍流加热的电流
脉冲一,持续时间成功地把负偏压加到等离子体一,并触发改
善的欧姆约束状态电流脉冲的持续时间约为反常磁扩散时间的/,而反常趋肤深度大约
为。这个自偏压状态的特点在于在边缘有一个更负、更陡的电场。这与速度剪切层的形成、
密度和磁涨落的稳定及约束的改善密切相关。对杂质行为的仔细研究证实,等离子体污染是
不受影响的,也不是造成这些观测结果的主要原因。
在/一/. ,一. .,一卸一上,自然存在的径向电场
的作用通过改善环向磁场来研究位于最后一个封闭能量面的速度剪切层的强度