HT-7托卡马克上逃逸电子束不稳定的实验研究-EAST

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1、HT-7托卡马克上逃逸束不稳定性的实验研究陈忠勇，万宝年，林士耀，江勇,HT-7Teamczy1003@ipp.ac.cn2006CPS-E本课题受国家自然科学基金资助，项目批准号10305012和10375070HT-7上逃逸电子诊断伽马射线探测阵列NaI、BGO探测晶体40*40mm探测HXR范围：0.5～12MeVCdTe探测器范围：0.5～1.2MeV红外探测系统热敏相机象素为320*240，波长7.5-13μm红外测量和可见相机测量的对比HT7上边界逃逸电子最高能量约7MeV，等离子体芯部逃逸电子能量高达20MeV。不稳定机制由于逃逸电子的速度分布函数是非麦克斯维尔

2、分布，逃逸电子具有自由能，这个自由能可以和波或者等离子体振荡发生共振，比较典型的是Parail-Pogutse不稳定性，反常多普勒共振等。当逃逸电子的速度分布函数的斜率为正的时候，电子的能量传递给波，引起波的不稳定性，或者等离子体振荡的不稳定性。当逃逸电子的速度分布函数的斜率为负的时候，波或者等离子体振荡的能量传递给电子，波被阻尼。逃逸电子由于具有大的相对质量，其回旋频率下移（downshift）。在一定的条件下，逃逸电子的回旋运动和低杂化波发生共振,共振条件为当n>0，对应多普勒共振（NormalDopplerresonance），这个机制将电子的垂直能量转化到平行能量，由

3、于逃逸电子的垂直速度小，这个机制基本上没有条件发生；当n<0，被称为反常多普勒共振（AnomalousDopplerresonance），这个机制将电子的平行能量转化到垂直能量。ADR不稳定作用结果在反常多普勒共振作用下，逃逸电子的垂直速度增加，pitch角增加，引起同步辐射功率增加，从而降低逃逸电子的能量。逃逸电子的反常多普勒共振通常伴随两个过程：由于逃逸电子是非麦克斯维尔分布，其自由能具有不稳定性，可以驱动不稳定性（Parail_Pogutseinstability），这个不稳定性激发宽谱的等离子体波包括低杂化频率的波；逃逸电子和低杂化波发生反常多普勒共振，平行能量转化到

4、垂直能量。该现象可以从ECE信号上观察到其辐射强度台阶式的增长。由于逃逸电子垂直能量增加在ECE测量上可以直观的反应出来，因此ECE信号是分析该过程的有效手段。实验（1）在等离子体电流衰减的时候，等离子体的安全因子增加，从而逃逸电子的轨道变宽。可能是磁场的变化以及逃逸电子的轨道的变化引发了逃逸电子的pitchangle散射。该实验在逃逸放电的后期通过等离子体水平位移振荡增强了等离子体中的磁扰动，激发不稳定性，在电流衰减阶段观察到了FPAS现象。实验（2）典型的逃逸放电下低杂波投入后ECE信号台阶式的增长。HT-7上逃逸束的丝化在0.62s的时候红外斑图由一个岛状的结构分裂为相

5、连的两个岛状结构，即逃逸束的丝化。尽管斑图的位置和面积基本不变，但是强度明显降低。从0.3s到0.6s的斑图可见，斑图右边有一个小的延伸，随着时间的增加，斑图延伸增加，似乎存在一个驱动力促使逃逸束的丝化，最后在0.62秒分裂为两个相邻的岛状结构。其分裂时间至少小于20ms。逃逸束的丝化过程在激光等离子体中较常见，在托卡马克等离子体中少见，该丝化的具体机制还有待分析。Thanks！