近期,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所郑星炜、李建刚、胡建生、刘海庆等人对EAST装置上高密度及密度极限放电进行了深入研究,相关结果发表在Plasma Physics Control Fusion(2016,58,055013)。
EAST在强(或温和)充气条件下就可能发生密度极限放电。对EAST在L-mode和H-mode条件下的密度极限现象进行分析,发现EAST上密度极限发生的过程通常如下:当偏滤器靶板温度降低到一定程度,等离子体开始发生脱靶;而在这一时间附近,一个高辐射区域(MARFE),开始发展并从偏滤器向X点移动;如果等离子体密度继续增长,MARFE则可能进入主等离子体,引起电流剖面收缩和MHD不稳定性的增长,最终导致等离子体发生破裂。MARFE不一定出现在密度极限破裂之前,但边缘等离子体冷却的增强仍然是导致密度极限破裂的主要因素。边缘等离子体冷却现象可能是由于杂质粒子或中性粒子增强引起的。
通过优化壁处理和辅助加热功率升级,EAST装置明显拓展密度运行区。通过对各种条件的分析对比,最为重要的是对杂质和再循环控制进行有效控制,在ITER-like金属钨偏滤器上单零位型下,以自行研制的可抗电磁干扰且加料效率更高的SMBI为加料手段实现了密度达0.93的准稳态H-mode运行,为EAST和未来ITER高密度长脉冲科学研究提供参考。
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