通过软X射线图像反演研究HT托卡马克芯部等离子体的不稳定性.pptx

会计学1通过软X射线图像反演研究HT托卡马克芯部等离子体的不稳定性 ASIPPHT-7一：软 X 射线反演成象对等离子体研究的意义高温等离子体辐射的软 X 射线携带有丰富的等离子体内部信息，且高温等离子体对软 X 射线完全透明，再加上软 X 射线的弦积分测量可以做到较高的径向与角向分辨和较快的时间响应，所以利用软 X 射线反演成象法可以重建出芯部等离子体的磁面结构，通过热芯或磁岛的变化可以研究芯部等离子体的MHD 不稳定性，等离子体内破裂，输运等。这也是运用其它诊断手段难以做到的。第1页/共16页 ASIPPHT-7二：反演方法SX发射率函数： SX弦积分函数： （3）这里： （4）用贝塞尔级数展开 （5）沿弦积分：（1）（2）第2页/共16页 ASIPPHT-7其中是m阶贝氏函数 的第L个零点。由实验测出SX弦积分信号值 ，用最小二乘法定出系数最后，将以二维等高图输出，即为，我们所求的结果。（1）（2）含有m=1,n=1不稳定性的等离子体辐射原函数层析图(1) 和重建函数的二维层析图 (2) 第3页/共16页 ASIPPHT-7三：HT-7 TOKAMAK 软 X 射线探测系统两个阵列，各有37个金硅面垒型探测器 ，它们分别与出射狭缝所组成扇形对称分布在小圆截面上，且每条弦至小圆截面圆心成1.5 cm等间距离 。此探测系统包括探测器，准直与狭缝及前放三部分，且 能探测到的最大弦半径为27 cm 第4页/共16页 ASIPPHT-7四：实验结果Sawtooth waveforms in the shot 549291. 锯齿过程的图象反演LHW +IBWPlasma parameters: Ip~127KA Ne(0)~1.36x1013cm-3 Bt(0)~1.83T；PLH~141KW and PIBW~150KW第5页/共16页 ASIPPHT-7由SVD 分析： rs≈10.25cm. 先兆模振荡周期约 0.217ms, 振荡半径： r1≈4.50cm. 前3个本征值对信号的贡献Δ3 ≈ 0.9996(a)(b)(c)第6页/共16页 ASIPPHT-7(a)(b)(c)(d)(e)(f)第7页/共16页 ASIPPHT-7(g)(h)1.在q1面内m=1模发生并增长锯齿的上升阶段驱使热芯偏离中心，电流向热芯集中（峰化），冷泡形成并开始逐渐增大2.m=1模进入非线性饱和状态，热芯偏移至q=1面附近，能量向 q=1面外传播，原热芯消失，冷泡成为新的热芯（锯齿崩塌）3.从重建图象表明，在锯齿后期热芯和冷泡组成的磁面结构与Wesson 模型相似第8页/共16页 ASIPPHT-72.MHD 振荡区等离子体的SX反演成象放电参数：plasma currents Ip~122KA, central chord-averaged electron density Ne(0) ~1.97x1013cm-3, a toroidal magnetic field at the plasma centre of Bt(0) ~1.82T, PLH~250KW and PIBW~155KW. 第9页/共16页 ASIPPHT-7在HT-7放电区，出现的重要现象之一是当等离子体密度上高时候，锯齿放电过渡MHD振荡型放电第10页/共16页 990.304ms990.17ms990.330ms990.343ms990.356ms990.369ms990.382ms990.395ms990.408ms第11页/共16页 在一个MHD振荡周期内的SX反演图象（t=990.304ms—990.460ms.）990.421ms990.434ms990.447ms990.460ms第12页/共16页 ASIPPHT-71.“MHD”磁面特征：a: 组成成分； b: 稳定；c: 逆磁旋转2.稳定因素：a: 整体的高频旋转；b: 第二磁轴形成； c: 冷泡处于较小阶段，热芯距内破裂临界值很远3.当等离子体密度从锯齿区再升高时等体辐射损失中心加热作用当密度高到一定的程度时中心加热功率=损失功率失去中心加热作用从而形成MHD振荡第13页/共16页 ASIPPHT-7五：总结利用软X射线反演系统对HT-7托卡马克等离子体中的锯齿和MHD放电区的磁面结构进行了研究；从SX重建的图象表明，在锯齿振荡发展的后期由弯月型“热芯”和圆型“冷泡”组成的磁面结构基本符合Wesson模型；在HT-7托卡马克放电区结构研究中出现的重要现象之一是当等离子体密度逐渐升高时，等离子体辐射损失增大，逐渐失去中心加热作用，从而使锯齿型振荡转变成MHD振荡型放电。MHD振荡区的磁面特点：MHD振荡区有比较稳定的磁面结构，