反应箍缩等离子体常用微波诊断可行性分析

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KTX(Keda Torus eXperiments)是国际重要的反场箍缩磁约束聚变装置,需要更多先进的等离子体诊断来辅助其物理研究。本文讨论了主流的微波诊断手段在KTX上应用的前景,并给出初步设计方案,它们包括电子回旋辐射(ECE),扫频反射计(Reflectometry),热相干散射(CTS),分别负责测量电子的温度剖面,密度剖面和局部的离子温度。相比于tokamak,反场箍缩装置的特点是等离子体密度高,密度涨落强,磁场剪切强。高密度的等离子体导致ECE需工作于光学薄的条件下,我们经过分析认为ECE仍具有诊断价值,并计算了 KTX参数下ECE光学薄时的信号强度和频段范围;强磁剪切将导致反射计入射的O波与X波相互耦合,但分析后认为只要接收天线的极化方向正确,这个耦合作用不会影响密度测量,设计反射计时应考虑提高扫频速度从而降低等离子体密度涨落的影响;热相干散射测量离子温度会受到等离子体杂质和磁场的影响,波源的频率和功率要受到等离子体电子回旋辐射的影响,我们通过计算给出判据,即实验布置,杂质浓度,波源功率频率满足一定条件时,这些效应不会影响诊断系统测量离子温度的性能。
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