HT-7 2004 年春季实验安排和研究主线

万宝年 2004.4.22004.4.2

装置运行和实验人员运行组： （七和十室每组各加一人参于实验记录）一组：龚先祖，王华忠，揭银先，徐玉存，陈忠勇，黄娟，张晓卿二组：胡立群，沈飙，李亚东，林士耀，周倩，程永飞，孙友文三组：赵君煜，吴振伟，朱玉宝，凌必利，朗芳，童兴德，高丽，丁永华 物理组： (十室和其它有兴趣的人员）稳态组：张晓东，罗家融，单家方，匡光力。。。约束组：高翔，丁伯江，朱玉宝，吴振伟，赵燕平，赵君煜，陈忠勇，揭

银先，周倩。。。MHD 组：王少杰，毛剑珊，胡立群，沈飙，孙友文。。。PSI 组：杨愚，龚先祖，胡建生，王小明，李建刚。。。边界组：万宝年，徐国盛，凌必利，兰涛，黄娟。。。

装置运行• 固定运行组，每天一组。组长安排实验记录人。• 物理实验按内容分组，组长指定当天实验负责人，实验

负责人作运行和实验报告。• 工程调试阶段装置每天 24小时运行。• 实验阶段装置每天运行时间 8： 30－ 22： 00，特殊实

验可延长。• 除直接影响到装置运行和实验的系统外，其它所有系统

故障均在夜间解决。• 在不影响装置和设备安全的前提下，运行参数应尽量满

足实验要求。• 运行组和物理组长有责任阻止一切可能危及人身和设备

安全的行为。• 2004 年 4月 7日（周三）开始降温，预计 11日（周

四）开始放电。降温开始，运行组每天需留人值班。• 实验初步计划到 2004 年 6月 10日，具体视天气情况。

HT-7 现有的能力

• 本轮已做的改进：• 1 、环向上下限制器，可承受温态 2MW/m2 热负

荷，总面积 1.7 平方米。在 300kW 注入功率下，可稳态运行。

• 2 、低杂波系统：天线增加了抽速，波源完善了水冷。

• 3 、全新的极向场及控制系统。• 4 、若干新诊断。• 具备了出深入的物理结果、高质量文章和向世界

第一运行长度冲击的基础。

HT-7 2004HT-7 2004 年目标年目标• 稳定重复的高参数稳态运行 30-60 秒量级 ,Ip=100-120kA,Te>1keV, ne>1.0x1019m-3

稳态 H模 (t:1000E) 的实现及机理研究 tH > 5-10s, NH98 =2, (JET:16s,JT-60U:25s)• 超长脉冲等离子体的实现； Ip >50kA, ne0>1.0x1019m-3, t = 400s• 高参数非感应电流驱动的实现及相关物理 Ip >150kA, Te >1.0keV, ne0 >2.0, Vp=0, t>5 .0s• 稳态运行运行 (vp=0,Ioh=0) 和有效加热的工程技术和物理 控制、驱动、加热、等离子体与壁相互作用最高电子温度： Te=6-8.5keV(1 亿度 ):PLHCD>0.8MW,PIBW>0.3MW,

Ip ramp down + Ne Gas puffing• 丰富的实验计划、 Task oriented.• 高质量文章的产生 .

物理目标• PSI 瞄准今年的国际会议；新限制器特性的评价；• 超长脉冲等离子体放电（ 400秒），高参数长脉冲等离子体放电（ Ip>100kA, ne>1x1019/m3, Te(0)>1keV, T>30s); 无加热场运行

• 高参数（约束）等离子体（ Ip>100 － 200 kA, ne>1-4x1019/m3, Te(0)>1-5keV, T>1000taoE)， RS 和高 li位形，边界辐射

（ >1MW 注入功率）、密度极限，快电子分布与 MHD 不稳定性， MHD 不稳定性稳定化

• Zonal 流和输运，磁涨落与，边界输运垒， Omegatron

• PRL 1-2篇，邀请报告 2－ 3次， SCI 20篇。

Pressure profile and confinement by IBWHT-7

Bt=1.88T, rH ~ 5cm, global heating Bt=2, rH ~ 15cm, localized heating

Off-axis LHCD in single-pass regimeHT-7

Flat and weak negative shear at Flat and weak negative shear at ~0.5~0.5

ITB at close footprint of minimum qITB at close footprint of minimum q

IIpp=210 kA, B=210 kA, BTT=2 T, n=2 T, n||||peakpeak=2.9=2.9

Current density profile control by LHCD

HT-7

Strong correlation Strong correlation between fast density between fast density profile and electron profile and electron pressure profilepressure profile

In the multi-pass regime, j profile could be controlled by the In the multi-pass regime, j profile could be controlled by the

launched LHW nlaunched LHW n||||peakpeak..

Lower Lower nn||||peak -peak - higher driven efficiency, lower performance. higher driven efficiency, lower performance.

Long pulse high performance dischargeHT-7

H89*N >1 for ~400E, ~50CR fLHCD+fBS >90%, Vp<0.1V

>30s?>30s?

Local synergy of IBW and LHCDHT-7

• Ip = 120 kA, Bt = 1.85T,

• LHCD: N|| = 2.35

• IBW: 27MHz, ~0.2

• Outer-shifted HXROuter-shifted HXR

• Weak negative shearWeak negative shear

• ITB at ITB at = 0.5~0.6 = 0.5~0.6 LHCDLHCD not improved not improved

Edge TBHT-7

Both energy and particle Both energy and particle

improvement have been observed improvement have been observed

in integrated IBW and LHCD in integrated IBW and LHCD

plasmasplasmas

Integrated high performanceHT-7

Steady state ITB was formed and sustained during LHCD and IBW

fLHCD ~ 42%, fBS~39% at 2 s

Weak negative shearWeak negative shearVp~0Vp~0 实现稳态，更长，参数更高？实现稳态，更长，参数更高？

Comparison of high performanceHT-7

Same target plasmas except for different BT IBW resonant layers

Fast electron current moves along peaks of IBW n||

更宽的运行区间（ IBW: f~Bt; LHCD:n||)?

High powerHT-7

极限？更高功率和电子密度？极限？更高功率和电子密度？

Limitation of high performanceHT-7

IP=120kA, H89*N ~2.8 MHD instabilities limit higher N

快电子的贡献？能否将快电子的贡献？能否将 H89*N 做得更高？做得更高？

Current ramp-downHT-7

Ip ramp-down cause center power deposition, produce very high and peaked Te profile.

高高 llii 运行模式？更高运行模式？更高 TeTe ？？时间更长（电流驰豫）？时间更长（电流驰豫）？

Long pulse discharge >60sHT-7

Pulse length was limited by recycling.

更长（ >400s ？），参数更高？

Discharge w/o ohmic currentHT-7

Operation mode with shut down current in central solenoid.

真正的稳态运行！更高参数条件下研究稳态物理？

Search for zonal flows at edge

HT-7

0 100 200 300 400 500-1

0

10.0

0.301230246

(d)ion direction

k (

rad/

cm)

f ( kHz )

coherencyspectrum of Er

norm

aliz

ed AT

a.u

.

r = 0 cm

auto powerspectrum of Er

AT

cross powerspectrum of Er

a.u

.

AT

(a)

(b)

(c)

0 50 100 150 200-1

0

10.00.10.20.30.0

0.2

0.40.0

0.5

1.0

ATk

(ra

d/cm

)

f ( kHz )

ZF

electron direction

(d)no

rmal

ized coherency

AT

ATZF (c)

a.u.

cross powerspectrum of ErZF

(b)

a.u. auto power

spectrum of Er

r = -2.1 cm

noise level

(a)

0 50 100 150 200-1

0

10.0

0.2

0.40.0

0.5

1.001230

2

4

AT

k (r

ad

/cm

)

f ( kHz )

outward (e)

ZF

no

rma

lize

d

coherencyspectrum (d)

ZF

AT

AT

a.u

. cross powerspectrum (c)

a.u

. r = -1.2 cm

AT(b)

ZF

a.u

. r = -0.2 cm (a)powerspectrum

Broad band low frequency potential fluctuations withk ~ 0k

ZF ~ 1/2kAT

kri 0.06 ~ 0.1

与输运的关系、阻尼机制？与输运的关系、阻尼机制？

Sheared Flows Driven by B and E Turbulence Induced in low- plasmas

HT-7

•高条件下？约束改善条件下？

-2 -1 0 1 2 3 4

-3

-2

-1

0

1

2

3

- V elec dRs/dr total dRs/dr

( 10

8 m/s

2 )

r ( cm )

SOLEdge

ion

VBB

VVrt

V

m

r

r

0

~~~~

Neo

pm

iipm

th VVU

UR

qVV

22

0 12

1exp

2

Next goalsHT-7

breakdownHT-7

Townsend avalanche theory:Townsend avalanche theory:

=Apexp(-BpE)=Apexp(-BpE)

单位长度电离事件，单位长度电离事件， pp 中心气压，中心气压， EE 环向环向电场电场H&D: A=510 mH&D: A=510 m-1-1torrtorr-1-1, B=1.25x10, B=1.25x104 4 VmVm-1-1torrtorr-1-1

-1-1=L =L 最小连接长度最小连接长度最小击穿电场：最小击穿电场：

杂散场减小 杂散场减小 LLeffeff=a=aeffeffBBTT/B/B

杂质耗散了电子加速能量杂质耗散了电子加速能量PPinin > P > Pionion+P+Pradrad

逃逸电子：逃逸电子： E/p>2E/p>2101044VmVm-1-1torrtorr-1-1

Ip ramp-upHT-7

• growing internal MHD instability

• density limit/plasma edge radiation power balance initiated current profile peaking.

1.1. High dI/dt reduce lHigh dI/dt reduce lii

2.2. Low dI/dt raise lLow dI/dt raise lii

3.3. Strong gas puffing/impStrong gas puffing/impurity influx suppress eurity influx suppress edge currentdge current