PDF《ΗΤ − 7 超导托卡马克最新实验进展》

211 低杂波驱动电流实验 对未来磁约束聚变堆而言 连续稳定的高参数 运行是必不可少的 利用低混杂波驱动电流并维持 其稳态运行 是近年来托卡马克研究的重要方向之 一*低杂波系统由 只磁控管组成 单管输 出功率为 ? 频率为

1 配备有快速调相 系统 能够在小于 的时间内改变低杂波的发射 谱分布 利用低杂波成功地进行全波驱动实验 即全 部的等离子体电流为低杂波所维持 等离子体电流 为 密度为

1 )

1 ? 低杂波功率 为?在低杂波投入后 等离子体环电压迅速降 至为零 这时的等离子体的磁通 ?≥ 保持不变 一直 维持接近 钟时间 利用低杂波驱动电流的慢上升也是一项相当重 要的实验 在低杂波投入之前 等离子体电流 Ι 为 线平均密度为 ? 等离子体中心电 子和离子温度分别为 ? 和?在低杂波投 入后 利用反馈控制 使环电压保持不变 即维持在 加波前的

1 ? 上 这时等离子体电流在低杂波的作 用下 从 经过 到达平顶 净增加 与此同时 通过增加冲气 将等离子体密度控 制在

1 ? 等离子体电子温度也增至 ? 达到较高时参数

212 射频壁处理实验 对磁约束聚变装置而言 一个干净的壁状况是 获得高品质等离子体的必要条件 常规的对第一壁 进行有效清洗的方法是直流气体辉光放电 但对超 导装置来说 由于存在高强度的磁场 直流辉光放电 清洗技术不再适用 如若继续使用该技术 必须花大 量时间对磁体充放电 使磁场为零 这样又加速了磁 体的老化过程 因此新的技术必须发展 几年来 在*超导托卡马克上发展起来一 整套全新的壁处理技术 即射频壁处理技术≈ 它是 针对未来超导聚变堆而发展起来的先进技术 包括 对第一壁杂质的清洗 !氢及再循环控制 !硼化和磁化 等多项内容 利用离子回旋波能十分有效地产生射频等离子 体 与辉光放电等离子体相比 射频等离子体的密度 要高 ) 倍 离子温度高达 ) ? 是辉光等离 子体离子温度的 个量级 因此它对第一壁的轰击 能量和密度都要高很多倍 从而可以高效快速地清 除吸附在第一壁表面杂质粒子 工作气体分别是氦 和氘 射频氦等离子体对除氢和再循环控制特别有 效 而氘射频等离子体对杂质的去除则更加快捷 年的实验结果表明 利用射频技术 对氢的清除率是 辉光清洗的 倍 而对水和一氧化碳等杂质的清除 率则比辉光放电高出两个量级以上 将装置充上硅烷或碳硼烷气体 就可以利用射 频等离子体进行第一壁镀膜 即射频硼化和射频硅 化 硼化或硅化的工艺差别不大 但所充的工作气体 和处理过程大不一样 硼化处理包括预清洗 ! 硼化和 除氢三个过程 大约需要 而硅化则十分简单 无 需预清洗和除氢处理 仅需要 两种壁处理都能 大大改善等离子体的性能 立刻获得高品质等离子 体放电 硼化后 器壁上吸附大量的氢 因而返流特 别大 等离子体密度要经过数十次放电才能可控 而 硅化后的器壁返流特别低 等离子体密度控制十分 容易 每次硼化所得的硼膜厚度为 而硅膜厚 度仅为 左右 硼膜的寿命要比硅膜长 倍左 右 即硅膜的寿命为 次放电 而硼膜的寿命为 次放电 与常规辉光放电镀膜相比 射频镀膜 的均匀性 !沾滞性 !硬度以及寿命都得到很大的提 高213 离子伯恩斯坦波加热实验 离子伯恩斯坦波作为一种静电波能够有效地对 # # 卷年期等离子体进行加热 特别是对未来聚变堆高参数等 离子体有特别好的可近性 能够有效地传播至堆芯 并将其加热 离子伯恩斯坦波处于离子回旋频段 波 的发射频率为 ) 发射功率为 ? 波通 过从低场区入射的 * 型天线馈入 直接激发成离子 伯恩斯坦波 由于天线在等离子体放电过程中直接 面向等离子体 天线产生的高强度电磁场会将天线 处的气体击穿 产生杂质辐射 馈入功率越大 杂质 问题越严重 经过硼化 ! 传输馈线充气等一系列改进后 本轮 实验实际大于 ? 的满功率注入 从工程技术上 前进了一大步 等离子体电子温度从 ? 增至 ? 电子密度从