由于HL-2A装置没有测量极向旋转速度的窗口课件.ppt
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- 由于 HL 装置 没有 测量 旋转 速度 窗口 课件
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1、项目名称:托卡马克等离子体项目名称:托卡马克等离子体诊断技术研究诊断技术研究 课题课题4:主动电荷交换复合光谱诊断技术主动电荷交换复合光谱诊断技术 课题负责人:课题负责人:姚列明姚列明 教授教授承担单位:电子科技大学承担单位:电子科技大学 四川大学四川大学1.计划任务完成情况计划任务完成情况2.研究水平与创新性研究水平与创新性3.实施效果实施效果4.人才培养、合作交流、数据共享人才培养、合作交流、数据共享 等方面等方面的情况的情况5.经费使用情况经费使用情况6.存在的问题和建议存在的问题和建议1.计划任务完成情况计划任务完成情况(1)(1)光谱诊断系统的设计和优化光谱诊断系统的设计和优化(2)
2、(2)离子参数的获取离子参数的获取(3)(3)主体离子密度和杂质浓度的诊断主体离子密度和杂质浓度的诊断(1)(1)光谱诊断系统的设计和优化光谱诊断系统的设计和优化图图1 诊断观测区与窗口诊断观测区与窗口图图2 窗口上观察窗的分布示意图窗口上观察窗的分布示意图 0.38 r/a0.71In 2011图图3 针对中心圆窗口的针对中心圆窗口的第一镜和透镜组第一镜和透镜组In 2012-0.27 r/a90%读出速率读出速率最高最高10MHz升级改造后的光谱诊断系统在升级改造后的光谱诊断系统在20112011年年HL-2AHL-2A装置的春季实装置的春季实验中投入使用,取得了有效的实验数据,新的光谱信
3、号验中投入使用,取得了有效的实验数据,新的光谱信号(如图(如图2 2所示)其时间分辨率、谱分辨率和信噪比与原来所示)其时间分辨率、谱分辨率和信噪比与原来的光谱信号(如图的光谱信号(如图1 1所示)相比有了显著的提高。所示)相比有了显著的提高。图图8 8 原有系统的原有系统的CXRSCXRS光谱光谱 图图9 9 现有系统的现有系统的CXRSCXRS光谱光谱利用利用CXRS 诊断技术测量等离子体参数诊断技术测量等离子体参数 物理过程物理过程AlnInAIzz),()(*)1(202ln8wBiickmT谱线宽度谱线宽度离子温度离子温度0rotrotcvDopplerDoppler位移位移旋转速度旋
4、转速度dvnnbeamembeamIZ41谱线强度谱线强度杂质浓度杂质浓度(2)(2)离子参数的获取离子参数的获取C C是是HL-2AHL-2A托卡马克内部的等离子体中的主要杂质之一,所托卡马克内部的等离子体中的主要杂质之一,所产生的谱线中产生的谱线中CC(530.46 nm530.46 nm,n=4n=3n=4n=3)、C(529.06 nmC(529.06 nm,n=8n=7)n=8n=7)谱线的强度较强谱线的强度较强,便于观察和便于观察和测量。测量。CC谱线主要来源于主动电荷交换谱线主要来源于主动电荷交换(ACX)(ACX)复合后粒子复合后粒子的辐射的辐射,依赖于中性束的原子通量。依赖于
5、中性束的原子通量。图图10 杂质辐射杂质辐射C谱线包含谱线包含PCX、ICE和和ACX两部分两部分 表表2 TEXTOR装置及等离子体参数装置及等离子体参数 参数参数最大值(典型值)最大值(典型值)大半径大半径(R0)1.75m小半径小半径(a)0.47m环形磁场环形磁场(BT)3.0T等离子体电流等离子体电流(Ip)0.80MA脉冲长度脉冲长度10s欧姆功率欧姆功率(POhmic)0.3MWNBI功率功率(PNBI)2 1.5MWECRH功率功率(PECRH)0.8MW(at 140GHz)0.3 MW(at 110 GHz)ICRH功率功率(PICRH)2 2.0MW(at25-38MHz
6、)中心离子温度中心离子温度(Ti)1.0keV中心电子温度中心电子温度(Te)1.0keV中心电子密度中心电子密度(ne)3.01019 m-3表表3 HL-2A装置主要参数装置主要参数参数参数数值数值大半径大半径(m)1.64小半径小半径(m)0.45等离子体电流等离子体电流Ip(ka)450环形磁场环形磁场(T)2.8等离子体拉长比等离子体拉长比k1.3等离子体密度等离子体密度(m-3)81019安全因子安全因子3低杂波电流驱动功率(低杂波电流驱动功率(MW)1.5ECRH功率功率(MW)2ICRH功率功率(MW)1NBI功率功率(MW)1.5图图11 TEXTOR装置杂质装置杂质C的的C
7、XRS光谱(光谱(shot=105378)图图12 温度的径向分布温度的径向分布 图图13 旋转速度的径向分布旋转速度的径向分布图图14 第第16476次放电期间等离子体次放电期间等离子体各参数随时间演变各参数随时间演变图图15 HL-2A装置杂质装置杂质C的的CXRS光谱(光谱(shot=16476)图图16 温度的径向分布温度的径向分布 图图17 旋转速度的径向分布旋转速度的径向分布 图图18 温度随时间的分布温度随时间的分布 图图19 旋转速度随时间的分布旋转速度随时间的分布(3)(3)主体离子密度和杂质浓度的诊断主体离子密度和杂质浓度的诊断 本本课题课题主要通过主要通过C C的的C C
8、(529.06nm529.06nm)谱线诊断谱线诊断C C的的浓度,其研究分析方法可以推广到其它杂质的诊断。浓度,其研究分析方法可以推广到其它杂质的诊断。C的发射光谱强度dsnQnIbCXRSzCXRS41beampathmzzzstopzebbdlCnnn1,exp)0(中性束发射光谱强度dsnQnIbBESeBES41CXRSBESBESCXRSezQQIInn杂质浓度考虑中性束的不同能量成分后变为:EuaEBESEBESECXeuaCXRSzIqqnIn./.图图20 用积分球得到的定标光谱用积分球得到的定标光谱1.551.61.651.71.751.81.851.91.9522.050
9、5001000150020002500shot19681-frame103-TiR/mIon temperatrue/eV1.551.61.651.71.751.81.851.91.9522.0580100120140160180200220shot19681-frame103-VrotR/mRotating Km/s对HL-2A上的第19681次放电进行C杂质浓度计算:CXRS光谱拟合:图图21 离子温度分布离子温度分布图图22 旋转速度分布旋转速度分布1.551.61.651.71.751.81.851.91.9522.0511.522.533.544.555.56x 104shot196
10、81-fream103CXRS-IntensityR/mph/A/sr/m2/s图图23 CXRS光谱强度分布光谱强度分布0100200300400500600700800050100150200250300350400450500shotn19681-track9-frame871.51.61.71.81.922.12.2024681012141618x 105shot19681-BES-ItensityR/mPHOTO/A/sr/m2/s图图24 BES光谱拟合光谱拟合图图25 BES光谱光谱4个能量分量对应的光谱强度个能量分量对应的光谱强度1.551.61.651.71.751.81.8
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