近日,在主要電子加熱模式下,等離子體所李二眾課題組應用GEM相機獲得R-Z平面內鐵雜質的二維分布,觀測到其輸運和等離子體宏觀擾動。相關研究結果發表在Nuclear Fusion期刊上。
由于電子動理學效應的影響,等離子體雜質輸運和湍流會跟隨電子離子溫度之比發生變化,進而影響約束性能。實驗上通過射頻波加熱提高電子溫度,此時等離子體具有很強的軔致輻射,同時重雜質線輻射進入軟X射線波段。利用二維GEM相機觀察軟X波段的輻射,其反演過程不依賴平衡位形,在分析宏觀擾動和雜質輸運方面具有優勢。芯部電子溫度~3keV時,高電離態鐵對GEM計數率貢獻顯著增強。高約束ELM-free至ELMy轉化期間,電子溫度剖面內外不對稱時,在中平面上下觀測到拉長的宏觀擾動,擾動驅使雜質和能量向低場側輸運,導致芯部雜質濃度和溫度梯度降低,等離子體約束性能下降。
以上工作得益于等離子體所相關科研人員的鼎力支持,以及中科院青年創新促進會、國家自然科學基金等項目的資助。
論文鏈接:https://dx.doi.org/10.1088/1741-4326/ab36bb
圖1.電子加熱模式條件下芯部Fe雜質濃度分布
圖2.R-Z平面發射率擾動項