不同雜質氣體注入對EAST偏濾器狀態和芯部約束的影響

　　近日，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所聚變堆材料及部件研究室楊鐘時課題組在輻射偏濾器實驗中取得新進展，研究了不同雜質氣體（Ar和Ne）注入對偏濾器狀態和芯部約束的影響。相關研究成果以Comparison of divertor behavior and plasma confinement between argon and neon seeding in EAST為題，由博士生李克棟等人發表在Nuclear Fusion上。

　　托卡馬克的高功率長脈沖運行將導致打到偏濾器靶板的粒子流和熱流越來越大，從而使靶板表面受到強烈的濺射刻蝕，靶板熱負荷將超過材料/部件可承受的數倍。然而，靶板損傷產生的雜質可能輸運到芯部，影響聚變等離子體品質，增加穩定控制等離子體的難度。降低靶板的濺射和表面熱沉積最有效的等離子體物理方案是在邊界適當引入雜質，通過輻射和電荷交換降低靶板表面附近的電子溫度，這是可有效降低靶板熱負荷的輻射偏濾器運行方式。結合高參數長脈沖運行需求，研究人員連續幾年在EAST裝置上開展了輻射偏濾器實驗，研究了不同充氣位置、不同充氣種類（Ne、Ar、D2）注入對偏濾器等離子體行為及粒子流和熱流分布的影響。

　　在近期的一系列EAST輻射偏濾器物理實驗中，通過Ar和Ne的注入，實現了上外偏濾器打擊點附近的部分能量脫靶，材料濺射也得到了很好地抑制。但研究表明，目前EAST條件下無論是Ar或Ne從上外偏濾器注入時，上內偏濾器打擊點附近的電子溫度均維持在10 eV以上，未能實現脫靶，無法充分保護上內偏濾器靶板表面。此外，在Ar注入實現部分能量脫靶時，芯部約束有所下降，而對于Ne注入，芯部約束則有一個輕微的提升（~10%）。相關研究成果為實現并維持鎢偏濾器條件下的穩態等離子體、解決靶板的穩態熱負荷和濺射刻蝕問題、保障EAST裝置在高功率長脈沖條件下的穩定運行提供了可供參考的物理實驗方案。

EAST #85282（Ar注入）和 #85291（Ne注入）放電參數對比