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EAST托卡马克高约束模式下金属杂质行为研究
EAST托卡马克高约束模式下金属杂质行为研究
摘要：金属杂质的存在对托卡马克聚变装置的运行稳定性和热耐受性具有重要影响。本文以中国托卡马克装置EAST为研究对象，探讨了在高约束模式下金属杂质的行为特征以及其对装置性能的影响。通过实验数据分析，得出结论：金属杂质在EAST托卡马克装置中表现出分布广泛、浓度变化明显、对等离子体参数的影响显著等特点，为进一步理解和控制金属杂质行为提供了参考。
关键词：EAST托卡马克；金属杂质；高约束模式；等离子体参数
引言
在核聚变领域，托卡马克装置作为实现可控核聚变的重要手段之一，其运行稳定性和热耐受性是关键问题。然而，金属杂质的存在往往会影响等离子体的性质和热受容性，从而对装置性能造成不利影响。因此，深入研究金属杂质在高约束模式下的行为特征，对于理解和控制等离子体杂质的行为具有重要意义。
方法
本文采用中国托卡马克装置EAST进行研究，通过实验数据分析，研究金属杂质在高约束模式下的行为特征。实验条件为高约束模式放电，采用光谱诊断技术和等离子体参数监测设备进行数据采集和分析。首先对等离子体中金属杂质的浓度和分布进行了测量，然后通过对等离子体参数的变化进行分析，研究了金属杂质对装置性能的影响。
结果与讨论
实验结果显示，金属杂质在EAST托卡马克装置中的浓度分布较广，且随放电时间的推移呈现明显变化。在高约束模式下，金属杂质的浓度明显增加，并且存在较强的径向梯度。这种变化表明，高约束模式下的等离子体运动对金属杂质的输运和聚集具有重要影响。
进一步分析发现，金属杂质的存在对等离子体参数有明显影响。首先，金属杂质的表面积和电子温度呈反相关关系，即金属杂质的增加导致等离子体电子温度降低。其次，金属杂质还会影响等离子体的密度和电流密度分布。这些现象表明，金属杂质会导致等离子体的边界层扩散和流体力学行为发生变化，从而影响约束模式的形成和维持。
结论
本文以EAST托卡马克装置为研究对象，探讨了金属杂质在高约束模式下的行为特征。实验结果表明，金属杂质在EAST装置中表现出分布广泛、浓度变化明显、对等离子体参数的影响显著等特点。通过进一步分析，发现金属杂质的存在会导致等离子体电子温度降低，密度和电流密度分布发生变化。这些结果为进一步理解和控制金属杂质行为提供了参考，对于提高托卡马克装置的运行稳定性和热耐受性具有重要意义。
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