托卡马克高极向比压先进运行模式中“远轴”内部输运垒特征及形成机理的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11775264
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    72.0万
  • 负责人：
    丁斯晔
  • 依托单位：
    中国科学院合肥物质科学研究院
  • 学科分类：
    A2904.磁约束等离子体
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In the recent DIII-D/EAST joint experiment, high betap scenario shows the excellent confinement, the compatible feature with fusion reactor plasma on DIII-D. The EAST experiment also proves that this scenario is capable of steady-state long pulse operation. The large-radius (rho≥0.7) internal transport barrier (ITB) is a symbolic feature of this scenario. EAST team will focus on the realization of steady-state long pulse high betap plasma operation on EAST. However, this relies on the physics understanding of the large-radius ITB structure and its formation mechanism. Based on the unsolved physics problems of understanding of the large-radius ITB structure and its formation mechanism in the high betap scenario, this project will systematically investigate the related issues above by both experiment and simulation, taking advantage of experimental and computational capability of DIII-D (US) and EAST (China) facilities. This study will advance the transport physics understanding of high betap scenario. Furthermore, optimizing plasma parameters, we are able to obtain the large-radius ITB on EAST, which would be very beneficial to fulfill the scientific goal of EAST on realizing steady-state high performance operation and even good for the physics design of CFETR.
在最近DIII-D/EAST联合实验中，高极向比压运行模式已经在DIII-D上证明了其优异的性能、与聚变堆等离子体特性相兼容的特性。该运行模式中在较大径向位置（rho≥0.7）出现的内部输运垒，简称为远轴ITB，是其标志性特征。EAST团队的重点研究方向是在实现长脉冲高极向比压等离子体。但这需要对在实验中为等离子体提供高性能保障的远轴ITB物理有较全面且深入的了解。本项目立足于高极向比压运行模式中远轴ITB结构特性及其形成机理这一尚未解决的关键物理问题，依托EAST和DIII-D装置，从实验角度对该运行模式中远轴ITB进行系统、细致的研究，旨在对其结构特性、参数依赖关系等关键问题形成清晰认识，结合模拟，深入理解物理机制，进一步反映高极向比压运行模式的输运物理本质。通过优化参数，在EAST实验中获得远轴ITB，协助EAST实现高性能的科学目标，进而对CFETR物理设计也具有重要的借鉴意义。

结项摘要

在本项目的研究中，项目组通过参加中美联合实验，在美国DIII-D装置上开展高极向比压实验研究，深入分析挖掘DIII-D数据中与远轴内部输运垒（ITB）本身特征有关的线索，总结提炼物理规律。我们分析得到在高极向比压等离子体中主导的湍流模式，并通过杂质气体注入的实验方法实现了对密度远轴ITB的控制。我们完成了对DIII-D远轴ITB形成机制的研究，首次结合实验给出等离子体从第一稳定区移动到第二稳定区进而形成ITB的物理图像。利用以上物理图像，我们完成了EAST高极向比压等离子体的模拟分析，得出限制EAST等离子体性能的主要物理因素是离子温度梯度不稳定性，并结合模拟，提出实现远轴ITB的若干解决方案。同时，项目组发展了EAST上的锂束诊断系统，能够在实验中提供密度分布和密度涨落实验数据，为在EAST上开展相关实验研究提供了基础。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（2）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Plasma edge density fluctuation measurements via lithium beam emission spectroscopy on EAST
通过 EAST 上的锂束发射光谱仪测量等离子体边缘密度波动
  • DOI：
    10.1088/2058-6272/ac4d1e
  • 发表时间：
    2022-01
  • 期刊：
    Plasma Science and Technology
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    吴东贵;胡广海;S. ZOLETNIK;徐国盛;丁斯晔;刘建斌;邵林明;王一丰;陈冉;颜宁;晁燕;汪平;D. DUNAI;G. ANDA;陈良;王亮
  • 通讯作者：
    王亮
Integration of full divertor detachment with improved core confinement for tokamak fusion plasmas.
将完全偏滤器分离与改进的托卡马克聚变等离子体堆芯约束相结合
  • DOI：
    10.1038/s41467-021-21645-y
  • 发表时间：
    2021-03-01
  • 期刊：
    Nature communications
  • 影响因子：
    16.6
  • 作者：
    Wang L;Wang HQ;Ding S;Garofalo AM;Gong XZ;Eldon D;Guo HY;Leonard AW;Hyatt AW;Qian JP;Weisberg DB;McClenaghan J;Fenstermacher ME;Lasnier CJ;Watkins JG;Shafer MW;Xu GS;Huang J;Ren QL;Buttery RJ;Humphreys DA;Thomas DM;Zhang B;Liu JB
  • 通讯作者：
    Liu JB
Measurement of edge electron density profile with lithium beam emission spectroscopy (Li-BES) diagnostic on the experimental advanced superconducting tokamak (EAST)
使用锂束发射光谱 (Li-BES) 诊断实验先进超导托卡马克 (EAST) 测量边缘电子密度分布
  • DOI：
    10.1016/j.fusengdes.2019.05.002
  • 发表时间：
    2019-07
  • 期刊：
    Fusion Engineering and Design
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Wang Y. F.;Hu G. H.;Xu G. S.;Zoletnik S.;Chen R.;Chen L.;Zhang H.;Yan N.;Wang L.;Zhang W.;Ding S. Y.;Xu J. C.;Wang Q.;Liu H. Q.;Zhang T.;Zang Q.;Wan B. N.
  • 通讯作者：
    Wan B. N.
The dominant micro-turbulence instabilities in the lower q95 high βp plasmas on DIII-D and predict-first extrapolation
DIII-D 上较低 q95 高 βp 等离子体中的主要微湍流不稳定性和预测优先外推
  • DOI：
    10.1088/1741-4326/ab5152
  • 发表时间：
    2020-01-01
  • 期刊：
    NUCLEAR FUSION
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Ding, S.;Jian, X.;Grierson, B. A.
  • 通讯作者：
    Grierson, B. A.
EAST紧凑型60keV锂中性束系统实现
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    核聚变与等离子体物理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张恒;胡广海;王一丰;徐国盛;汪平
  • 通讯作者：
    汪平

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其他文献

中性束注入在EAST中激发的离散阿尔文不稳定性
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  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
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    --
  • 作者：
    胡双辉;吴斌;丁斯晔;王进芳
  • 通讯作者：
    王进芳
HMDSO/H2等离子体化学气相沉积非
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    真空科学技术学报, 26(4), (2006)326
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    颜官超;丁斯晔;朱晓东*;周海
  • 通讯作者：
    周海
中性束注入在EAST中激发的离散阿尔芬不稳定性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王军;胡纯栋;胡双辉;吴斌;丁斯晔;王进芳
  • 通讯作者：
    王进芳
Divertor Plasma Properties for a Lower Single-Null Discharge in EAST
EAST 中较低单零放电的偏滤器等离子体特性
  • DOI：
    10.1088/1009-0630/11/4/16
  • 发表时间：
    2009-08
  • 期刊：
    Plasma Science & Technology
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    徐国盛;胡立群;丁斯晔;常家峰;明廷凤;张炜;王俊;高翔
  • 通讯作者：
    高翔
Improvement of divertor triple probe system and its measurements under full graphite wall on EAST
EAST 偏滤器三探头系统改进及其全石墨壁下测量
  • DOI：
    10.1016/j.fusengdes.2008.10.005
  • 发表时间：
    2009
  • 期刊：
    Fusion Engineering and Design
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    颜宁;高翔;常家峰;Houyang Guo;明廷凤;徐国盛;王俊;丁斯晔;张炜
  • 通讯作者：
    张炜

其他文献

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丁斯晔的其他基金

托卡马克等离子体中的非扩散能量输运实验研究
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    11575248
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    2015
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  • 项目类别：
    面上项目
EAST托卡马克先进运行模式的设计及其混合加热等离子体性能的预测研究
  • 批准号：
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    2013
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    28.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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