EAST装置多道相关反射仪实验研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:youguxinzhu2009
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本文从国内外研究进展入手,从诊断原理出发详细介绍了EAST托卡马克装置上的相关反射仪的设计思路以及系统搭建测试工作,并且对微波反射仪相关的数据处理方法进行了介绍。详细介绍了基于相关反射仪诊断的实验结果,最后对CFETR上的微波诊断进行了设计以及诊断技术的预研。EAST上的相关反射仪系统工作频率为V波段以及W波段,极化方式为非寻常模极化。系统频率为50、54、58、60、62、64、68、72、79.2、85.2、91.8、96GHz。系统的天线阵列包含两个极向间隔5厘米的接收天线能够实现极向相关测量。此外还介绍了关键部件的测试,系统搭建以及其他辅助系统设计。在实验室中利用金属板以及滚轮测试平台对系统的能力进行了测试,通过测量金属板随机抖动幅度以及滚轮模拟的截止面涨落频率以及旋转速度验证了系统的测量能力以及系统可靠性。利用相关反射仪研究了EAST不同等离子体电流的高约束模式(H模)边界台基区的密度涨落。在Ip=400kA的H模等离子体中,微波反射仪测量到了一种频率40-100kHz的相干模,该相干模位于台基梯度区,极向波数为0.5到0.7cm-1,沿电子逆磁漂移方向旋转。统计分析了相干模出现时的台基密度以及台基温度,发现相干模的出现与台基压强密切相关,是压强驱动的不稳定性。另外,在ELM之间也测量了台基顶部和梯度区的宽谱密度涨落。这种宽谱涨落在的极向波数为0-3cm-1,其在台基梯度区沿电子逆磁漂移方向旋转,而在台基顶部沿离子逆磁漂移方向旋转。分析显示这种宽谱涨落能够降低ELM之间台基压强的爬升率,这说明其能够通过贡献向外的输运来影响台基的演化。在更高等离子体电流(Ip=600kA)的H模中,微波反射仪在台基区测量到了一种频率高达400-500kHz的相干模,同时在边界磁探针上也测量到了这种模式,表明其为一种电磁相干模。利用相关性分析确定了这种电磁相干模的环向模数为3-4。利用反射仪的极向相关分析计算了这种模式在极向上的旋转方向为电子逆磁漂移方向。论文最后以CFETR最新的零维物理设计为基础,对CFETR上的微波反射仪系统进行了预研,并分析了CFETR上电子回旋辐射诊断基本特征以及空间分辨能力。此外还在EAST上探索了面向CFETR的先进诊断技术包括基于频率选择表面的多道耦合光学复用系统,宽带过模传输线系统,以及偏滤器区域的微波反射仪系统。
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