HL-2A托卡马克装置CVI杂质浓度空间分布的测量

摘要

杂质的存在会严重影响等离子体能量约束品质，杂质辐射是导致托卡马克功率损失的主要原因。虽然杂质的存在会引起等离子体能量的大量损失，从而影响等离子体的宏观稳定性，约束性质，等离子体参数的径向分布等，但是等离子体中的杂质的光谱信息又可以反映很多重要的等离子体参数。因此对托卡马克装置等离子体中杂质光谱的研究一直是磁约束聚变的一个重要课题。
　　光谱法诊断技术作为一种“非接触式诊断技术”，其响应时间快,分辨率高，利用光谱诊断可以研究等离子体的温度、旋转速度、杂质分布等系列参数。可见光谱在光路设计，探测等方面技术成熟且造价低廉，可以非常容易地根据实际需要进行安装，所以其在世界各大托卡马克装置中得到了广泛的应用。
　　C是HL-2A托卡马克内部的等离子体中的主要杂质之一。C所产生的谱线中CVI谱线的强度较强,便于观察和测量。杂质浓度的诊断，将为进一步研究等离子体的控制、输运和内部的物理机制等提供必要的物理参数和实验数据支撑。
　　本文作者参与了HL-2A托卡马克装置的光谱诊断组关于CVI电荷交换复合光谱采集及中性束发射光谱采集的实验。参与了具体的仪器调试及此后的数据采集和分析工作。本文将介绍利用电荷交换复合光谱（CXRS）和中性束发射光谱BES诊断相结合的方法测量杂质浓度，在我国的托卡马克装置上尚处于起步和探索阶段。这种方法避免了绝对光谱强度定标的准确性对实验结果的影响，应用起来更加方便准确，并可以推广应用到其它杂质的测量。实验中使用了两套多道可见光谱诊断系统分别采集了CVI的CXRS与Dα的BES光谱数据。最后借助MATLAB软件分别对采集到的CVI的CXRS与Dα的BES光谱数据进行分析并进一步进行CVI杂质浓度的分析，最后得出CVI杂质浓度在HL-2A托卡马克装置中的空间分布状况。

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第一章 绪 论

1.1新能源核能

1.2 聚变反应

1.3 内容安排

第二章 磁约束与托卡马克

2.1 等离子体的磁约束与托卡马克装置

2.2 磁约束聚变发展历程

第三章 高温等离子体辐射

3.1 高温等离子体的辐射类型

3.2原子光谱的谱线特性

第四章 可见光谱诊断

4.1 电荷交换复合光谱（CXRS）

4.2 中性束发射光谱

第五章 HL-2A托卡马克装置上的CXRS与BES诊断系统

5.1 中性束注入系统

5.2 光学采集和传输系统

5.3 光谱仪

5.4 EMCCD

5.5 Andor SOLIS

第六章 CVI杂质浓度空间分布的测量及数据分析

6.1 CVI的电荷交换复合光谱分析

6.2中性束发射光谱分析

6.3 数据分析与处理

第七章 文章总结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果