HL-2A装置ECRH缓解和控制边缘局域模的物理机制实验研究

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基本信息

  • 批准号：
    11775072
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    72.0万
  • 负责人：
    刘春华
  • 依托单位：
    核工业西南物理研究院
  • 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

Type-I edge localized modes (ELMs) occurring with High confinement mode (H-mode) lead to periodic expulsion of transient heat loads and particle flux on plasma-facing components and divertor. ELM mitigation is therefore a crucial issue for operation of large tokamaks and is currently at the forefront of worldwide research activity in view of ITER. Meanwhile, the periodic burst of ELM could control density, particularly impurity for the core plasma. It is helpful for plasma confinement improvement. The project is going to study mitigation and control of type-I ELMs by off-axis ECRH on HL-2A. Modulation ECRH will be employed to study the method of pacing ELMs. The influence of different off-axis ECRH power deposition location and injection power on pedestal structures of electron temperature and density and the change of ELMs behavior will be statistically analyzed. The three aspects including toroidal rotation velocity, MHD and turbulence instabilities, and particle transport in pedestal region will be studied in detail to explore the physical mechanism of ELMs mitigation and control by off-axis ECRH. That will provide beneficial reference of type-I ELMs mitigation for ITER in the future.
伴随高约束模式（H模）出现的I型边缘局域模（ELMs）周期性爆发导致的瞬态热量和粒子通量沉积在等离子体面壁材料和偏滤器靶板上，可能会超出它们的承受极限，给装置造成不可估量的损失。而ELMs周期性地爆发可以排出等离子体芯部的杂质和粒子，有助于等离子体约束性能改善和提高。所以缓解和控制ELMs一直是国际上研究的热点问题。本项目将在HL-2A装置上研究通过离轴电子回旋辐射加热（ECRH）缓解和控制I型ELMs，并使用调制ECRH研究同步触发ELMs的实验方法，研究不同功率沉积位置和不同注入功率时ECRH对电子温度和密度台基结构的影响，以及与ELMs行为特性改变之间的关系，从离轴ECRH对边缘等离子体旋转速度、台基区不稳定性和台基区粒子输运等的影响探索离轴ECRH缓解和控制ELMs的物理机制。为将来能在ITER装置上使用该方法缓解和控制I型ELMs提供参考。

结项摘要

伴随高约束模式（H模）出现的I型边缘局域模（ELM）周期性爆发导致的瞬态热量和粒子通量沉积在等离子体面壁材料和偏滤器靶板上，可能会超出它们的承受极限，给装置造成不可估量的损失。而ELM周期性地爆发可以排出等离子体芯部的杂质和粒子，有助于等离子体约束性能改善和提高。所以缓解和控制ELMs一直是国际上研究的热点问题。本项目HL-2A装置上开展了离轴电子回旋辐射加热（ECRH）和低杂波（LHW）注入缓解和控制ELM的物理实验研究。在硬件方面，改进了测量边缘电子温度和密度的汤姆逊散射系统，使其能测量边缘区域6个空间点的电子温度数据，空间分辨约为10 mm，测量周期从33.3 ms降低到20 ms，；升级了电荷复合交换谱系统为快速系统，测量HeII（468.57 nm）和CVI（529.05 nm）电荷交换谱线的时间分辨率分别达到10 kHz和1 kHz。物理实验研究方面，在HL-2A装置上开展了利用离轴ECRH和LHW缓解和控制I型ELM的物理实验，实验发现在离轴ECRH功率逐步沉积到边缘区域的过程中，ELM的爆发周期逐步降低，ECRH不仅能够降低边缘区域等离子体环向旋转速度，也能降低芯部区域的环向旋转速度，环向旋转剪切能够降低高n模的增长率。而HL-2A结果表明同轴环向旋转速度降低增加了ELM的频率，降低的Vt和变平的旋转剪切可能对ELM有祛稳效应。另外在有LHW注入的I型ELM H模放电中，观测到准相干模(QCM)被激发，其特征频率从50kHz到20kHz逐步变化，实验研究发现QCM位于台基区，在上升阶段主要由台基区的电子密度梯度驱动，且QCM能限制台基密度梯度增加，这种限制台基密度梯度增长可能有利于延迟ELM爆发更从而使得放电维持在ELM-free阶段。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（6）
专利数量（1）
The Stray Laser Light Simulation of the Beam Dump for Thomson Scattering Systems in HL-2M Tokamak
HL-2M托卡马克汤姆逊散射系统束流收集器的杂散激光模拟
  • DOI：
    10.1585/pfr.15.2402045
  • 发表时间：
    2020-07
  • 期刊：
    Plasma and Fusion Research
  • 影响因子：
    0.8
  • 作者：
    Chunhua LIU;Yuan HUANG;Ichihiro YAMADA;Zhen FENG;Yuqin WANG;Zhipei HOU;Hisamichi FUNABA
  • 通讯作者：
    Hisamichi FUNABA
Multipoint vertical-Thomson scattering diagnostic on HL-2A tokamak
HL-2A 托卡马克多点垂直汤姆逊散射诊断
  • DOI：
    10.1063/1.5035556
  • 发表时间：
    2018-10-01
  • 期刊：
    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Huang, Y.;Wang, Y. Q.;Luo, C. W.
  • 通讯作者：
    Luo, C. W.
Progress of Thomson scattering diagnostic on HL-2A tokamak
HL-2A托卡马克汤姆逊散射诊断研究进展
  • DOI：
    10.1088/1748-0221/12/11/c11012
  • 发表时间：
    2017-11
  • 期刊：
    Journal of Instrumentation
  • 影响因子：
    1.3
  • 作者：
    Feng Z.;Wang Y. Q.;Hou Z. P.;Ren L. L.;Liu C. H.;Luo C. W.;Huang Y.
  • 通讯作者：
    Huang Y.
Impact of impurity mixture gas seeded by supersonic molecular beam injection on edge-localized modes in the HL-2A tokamak
超音速分子束注入杂质混合气体对 HL-2A 托卡马克边缘局域模式的影响
  • DOI：
    10.1088/1741-4326/ab1d7a
  • 发表时间：
    2019-06
  • 期刊：
    Nuclear Fusion
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Zhong W. L.;Zou X. L.;Feng B. B.;Xiao G. L.;Liang A. S.;Yang Z. C.;Chen C. Y.;Gao J. M.;Cheng J.;Zhang Y. P.;Wang T. B.;Han M. K.;Wang Z. X.;Xiao W. W.;Liu L.;Jiang M.;Shi P. W.;Wen J.;Cui Z. Y.;Dong C. F.;Liu C. H.;Wang Z. H.;Song X. M.;Yan L. W.;Dong J.
  • 通讯作者：
    Dong J.
Study of nonlinear mode-mode couplings between Alfvenic modes by the Fourier bicoherence and Lissajous-curve technique in HL-2A
利用 HL-2A 中的傅里叶双相干和利萨如曲线技术研究阿尔芬模之间的非线性模-模耦合
  • DOI：
    10.1088/2058-6272/ab08fe
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Plasma Science and Technology
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Hou Yumei;Chen Wei;Yu Yi;Duan Xuru;Xu Min;Ye Minyou
  • 通讯作者：
    Ye Minyou

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其他文献

含噪多频信号频率估计算法
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  • 作者：
    严明疆;刘春华;冯慧敏;王金哲
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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

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          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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