强激光与粒子束
2023, 35(6): 066001
1 南华大学 衡阳 421001
2 核工业西南物理研究院 成都 610041
磁约束核聚变托卡马克装置来自芯部的高强热流与偏滤器靶板相互作用，不但会直接影响偏滤器寿命，同时会产生大量杂质影响等离子体芯部性能，而抽气是控制等离子体密度和杂质密度的重要手段。本文基于环流2号托卡马克（HL-2A）装置利用SOLPS-ITER程序研究了不同上游电子密度条件下抽气对偏滤器靶板热负载的影响。通过密度扫描发现在脱靶阈值（
）附近抽气对靶板热负载影响更大，在抽气速率分别为12 m
3·s
-1、36 m
3·s
-1和96 m
3·s
-1时，外靶板脱靶阈值和热负载峰值分别为无抽气条件下的1.11、1.24、1.39倍和1.37、1.96、2.54倍。进一步从原子分子碰撞过程分析了
ne，sep=0.19×10
19m
-3、0.6×10
19m
-3、0.9×10
19m
-3上游密度条件下抽气对偏滤器区等离子体和中性粒子参数分布的影响，发现在脱靶后密度条件下抽气会使氘分子密度明显降低，碰撞反应损耗的能量降低，从而导致靶板等离子体温度和能流增加。
1 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
等离子体发射光谱是研究托卡马克等离子体物理过程的重要诊断手段之一。边界等离子体中存在着复杂的原子分子物理过程, 部分较弱的粒子光谱信号混杂着大量噪声, 能否有效去除噪声、提高信号质量对后续利用其分析理解实验中相关物理过程具有重要意义。以仿真信号和真实托卡马克实验中钨原子光谱数据作为研究对象, 采用信噪比(SNR) 和均方根误差(RMSE) 作为滤波效果的评价依据, 对小波阈值去噪处理方法的去噪效果进行了研究。仿真实验对比分析表明: 选取 sym8 小波基、4 层小波分解、启发式阈值计算以及渐进半软阈值函数进行小波去噪时, 可获得最大信噪比 19.2166，最小均方根误差 0.0290。进而将这些最佳匹配参数应用于实测偏滤器钨原子光谱信号处理中, 也取得较好的去噪效果。结果表明: 小波阈值去噪能够有效地消除偏滤器钨原子光谱信号中的噪声, 同时较好地保留有用信号, 避免信号失真, 显著提高了信号质量。
光谱学 偏滤器钨原子光谱信号 小波变换 阈值去噪 信噪比 均方根误差 spectroscopy spectral signal of tungsten atom in divertor wavelet transform threshold denoising signal-to-noise ratio root mean square error
1 中国科学院等离子体物理研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230031
3 General Atomics, P.O. Box 85608, San Diego, California 92186, USA
在托卡马克偏滤器区域充入杂质气体是检验偏滤器杂质屏蔽效应的重要手段。 利用快速极紫外EUV光谱仪对EAST托克马克装置上开展的偏滤器Ar杂质注入实验进行观测。 结合NIST原子光谱数据库对2～50 nm范围内不同电离态Ar的线光谱进行了谱线识别, 识别出Ar Ⅳ, Ar Ⅸ-Ⅺ, Ar ⅩⅣ-ⅩⅥ等若干个电离态的谱线。 为了同时观测等离子体不同区域的Ar杂质行为, 在杂质注入实验时重点监测Ar ⅩⅥ35.39 nm(Ar ⅩⅥ电离能918.4 eV, 主要分布在等离子体芯部)和Ar Ⅳ44.22 nm(Ar Ⅳ电离能9.6 eV, 主要分布在等离子体边界)这两条谱线。 利用该两条谱线强度随时间演化的结果初步分析了偏滤器杂质屏蔽效应。 在同一充气口不同等离子体位形下的实验结果表明偏滤器对于从偏滤器区域注入Ar杂质的屏蔽效果优于从主等离子体区域注入, 并且下偏滤器及内冷泵的综合粒子排除能力优于上偏滤器。
Ar极紫外光谱 EAST托克马克 偏滤器 杂质屏蔽 Ar extreme ultraviolet spectra EAST Tokamak Divertor Impurity screening 光谱学与光谱分析
2016, 36(7): 2134
介绍用于HL-2A 偏滤器托卡马克装置的远红外(FIR)激光干涉仪及其在等离子体电子密度测量中的应用.一种新的软件比较相位技术被用来计算相移.自恰式光路设计方法用于内壁挂镜光路的设计.防污染装置延长了真空室中反射镜的使用寿命.电子密度测量结果表明偏滤器位形的等离子体放电减小了等离子体与第一壁的相互作用,等离子体密度比孔栏放电位形的略为偏低.
电子密度 反射式干涉仪 相移软件比较 偏滤器 electron density reflecting interferometer phase shift software compare diverter
