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摘要
托卡马克装置在运行时出现的第I类边缘局域模（Edge-Localized Mode，ELM）会产生瞬态高热负荷，对面向等离子体材料（Plasma-Facing Materials， PFMs）造成侵蚀损伤。该文提出基于毛细管放电等离子体等效模拟ELM瞬态高热负荷的思路，并研制可重复频率运行的毛细管射流等离子体产生装置，实现了1～10 Hz连续可调、稳定运行。然后，建立了毛细管等离子体射流的光学诊断系统，结合Bartels及其它光谱分析方法，获得等离子体射流形态、电子温度、密度等关键参数，解决了难以分析自蚀谱线的问题。最后，建立基于薄膜量热计的热负荷测量系统，直接有效测定热负荷，更提高了精度及响应速度性能。研究结果表明，在-（1～2） kV充电电压、50 Pa干燥空气条件下，瞬态热负荷功率可达GW·m-2量级，有效均匀面积5cm-2以上，电子密度1.78×1023 m-3，满足了ELM高热负荷核心指标要求。
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单位西安交通大学; 电力设备电气绝缘国家重点实验室
