CO2相干汤姆逊小角激光散射诊断简要介绍.ppt

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1、CO2相干汤姆逊小角激光散射诊断介绍及三月二十五日实验数据初步分析李亚东、李建刚、毛剑珊OHBEAMS1050KWELECTRONS<6.3KJ>ION<5.7KJ>b--I570KWB--I430kW50KWfast-ionchargeexchange60KW100KW470KW40kw390Kw20kw40kwradiationThermalconvectionThermalconductionInternaldisruption<100kwTurbulence+othereffects>370kwChargeexchangeThermalconvectionTherma

2、lconduction托卡马克装置能量流动图(ISX-B)低频密度微涨落首先由Mazzuato用微波相干散射方法于1976年在ATC上发现、随后Surko和slusher用co2激光相干散射的方法在ATC也发现了宽频、小尺度的密度涨落，实验证明反常的电子能量损失过程是小尺度、扩散类型的过程。微涨落的幅度通常用混合长度来估计（尽管并不完全正确）。微涨落由线性增长、非线性增长、达到饱和。相对密度涨落~1/Ln称为混合长度估计，在这种情况下，一般认为密度扰动发展的足够大，能在小范范围内抹平初始的密度梯度，它是漂移波自由能的源泉。或者说扰动的E×B漂移速度等于电子的逆磁漂移速度

3、。达到饱和的湍流将由离子、电子康普顿效应、或与高阶MHD作用等过程将能量转移出去，因此微湍流并不导致等离子体的宏观变化、仅仅产生反常输运。Ln=-(d(lnn)/dr)-1在托卡马克边界为1~几厘米，在芯部可达近无穷大。在边界一般为1~3cm-1而在芯部一般为3~10cm-1，因此1/Ln在托卡马克等离子体中心很小，相对密度涨落值中心一般为0.1~1%，边界为10~100%。密度微涨落的一般尺度、特点CO2激光相干散射诊断信号的特点电磁波相干散射的散射截面为σ=σ0S(k,w)σ0=(e2/mc2)2--------thomsoncr0ss-sectionS

4、(k,w)=limv→∞2/VT｜ne（k,w）｜2T→∞k=ks-kiw=ws-wi<｜n｜2>=(2π)-4∫S(k.w)dkdwk谱为(2π)-1∫S(k.w)dw。在七十年代中期至八十中期，认为Kr,Kθ可比。K┻在小环截面认为是相同性的。但K┻》K‖。随着一批中型托卡马克的建立，诊断技术的提高，八十年代中期以后，人们发现Kr,Kθ并不可比，因而不在认为K┻在小环截面的相同性。频谱为(2π)-3∫S(k.w)dk频谱一般分为宽谱、窄谱。并且含有由于等离子旋转产生的频移。宽谱认为各不相关K模的相互耦合作用，使频谱展宽。w～△w～w*ew*e=K┻CTe/(e

5、BLn)------电子逆磁漂移频率宽谱的型状在各装置、及各装置的不同位置都不相同。早期的实验根据有关的输运模型，用高斯和洛仑兹线型做为比较。随着装置的发展，发现差别越来越大，现在用的越来越少。但宽谱的幅值与装置的约束改善还是存在一定的联系。窄谱根据其谱的窄度，认为各k模相关、或部分相关。H模、ITB、QDB等都在等离子内部发现了相干模--窄谱。窄谱一般认为反应了湍流结构的变化。这对研究托卡马先进运行模式是十分重要的。频谱的研究可获取能量输运的信息。例如内部等离子体湍流的实验发现湍流一般不与低阶MHD相关，但与高阶MHD相关，由高阶MHD在边界的区域性可知，内部等离子体湍

6、流与输运与边界因素密切相关，托卡马克等离子体内部各模的相关、各涨落量的相关是一个十分大的课题。托卡马克密度涨落、约束改善及剖面梯度量分布的联系密度涨落的频谱在托卡马克的内外则是不同的，在外侧一般是宽谱，宽谱的形状各装置的发现并不一致，在托卡马克装置内侧，其频谱还有一定的相似性。并可用高斯或洛仑兹线型拟合，但结果并不满意，一般试图用通行粒子和束缚粒子来解释内外侧频谱的差异，当然还有别的因素。密度涨落的频谱在托卡马克装置上下的幅值并不相同，在有的装置上曾发现二者有十几倍的差异。托卡马克装置等离子体小环和大环的不对称性及其变化规律的问题是实验物理的重要内容。对于密度涨落的宽谱，实验

7、发现涨落幅值的减小，对应着托卡马克等离子体约束的改善，即τe提高，这一般发生在τeq＞＞τe，即电子主导区域。对于密度涨落的窄谱，这个关系并不存在，例如在ITB期间，密度涨落的幅值变大，但频谱变窄。可以这样理解，密度涨落的窄谱(部分相干谱)对应于湍流的结构，而湍流的结构对应于托卡马克剖面梯度量分布的线型。因此托卡马克剖面梯度量分布的线型决定了输运，也决定了湍流的性质。托卡马克装置等离子体的输运一般分为q<1芯部区ρq=1<ρ<0.8内部区ρ>0.8边界区Berlizovetalconcludedthat