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托卡马克等离子体旋转速度的测量方法‘
、,, 严龙文
最新的理论与实验表明在模式转变过程中,在磁场分界⋯厘米径

密度梯度的增加,
。目前,
谱法和探针法两种,用来观测这种变化。本文详细介绍了用多普勒位移方法测量旋转速度的基本原
理和结果,最后,简要介绍了采用朗攀尔探针阵列的相关分析方法测量旋转速度,并指出了两种测量
方法的优点与不足。
关绷—旋——堕——一御一胂尔探⋯。,, 一’谚。,霹针
一
、引言
最新的实验表明,在模式放电中,磁分界面内几厘米范围内,径向电场及其梯度或者极
向旋转速度及其剪切有较大变化。反之,采用外部电极加偏压的方法,同样可以诱发模式放
电。在一上的实验表明,在—模式转变过程中,磁分界面内—个极向离子回旋半
径范围内,径向电场或撅向旋转速度的变化可在下降前几毫秒发生或者同时发生。根
据许多装置上产生模式放电的实验结果,比格拉里等人“注意到。/的增加
能压缩微观湍流,使离子温度和密度的梯度增加,项..和克鲁姆扩
展了他们的理论,强调一个更正的/值能降低微观湍流幅度,导致约束改进的模式放
电。装置上首先发现作用的另一个证据是存在与。或剪切相关的输运势垒。。
作用的更强证明来自装置“和装置“的实验,它们靠用一个外部电极给等离
子体外加负的或正的偏压,建立一个边缘的径向电场,在欧姆放电中同样观测到了模式放
电。因此,文献:在评述托卡马克中的增强约束时,
式转变过程中具有重要作用。
在上,离子温度,极向旋转速度,环向旋转速度的同时测量既可利用发射
光谱的被动测量技术进行单点测量,也可用电荷交换复合光谱仪进行分布测量。在这
两种情况下,均可用力平衡方程计算单离子种类的。值。对于单点测量,估计压强梯度项对
的贡献是× 项的对于分布测量,其贡献是项的。值得注意的
是,在等离子体边缘,不同种类离子的压强梯度和旋转速度并非都一样。然而,从× 项和压
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强悌度项的和所决定的对所有离子都一样。
在—装置上,采用了测量杂质谱线的多普勒位移方法,束决定极向和环向的旋转速
度,而在上也同样采用了多普勒位移方法来测量径向电场和旋转速度。在低参数运
行的装置上采用了朗缪尔探针阵列的相关分析来测量等离子体的极向旋转速度。本文对
这两种方法的测量原理和基本结果作了介绍。
二、等离子体旋转速度的光谱测量方法
.测量原理
在圆柱位形中,一个质量为,电荷为.,具有漂移速度的种离子在电场中的运
动方程是
。, .. . 占.× 层一· .
这里一是种离子的密度, 是包括粘滞性在内的应力张量, 是种离子与种离子之间的
摩擦力。在稳态条件下,若忽略应力张量中的离轴粘滞项和对流项中粒子速度的空间变化,并
假定标量压强,剐方程式可简化为
. × 层—
若仅考虑径向分量,且忽略粒子间的相互摩攘力,