射频波电流驱动抑制双撕裂模不稳定性研究

采用不可压缩磁流体模型,在圆柱位形下研究了射频波电流驱动对双撕裂模不稳定性的影响。结果表明,托卡马克装置中沉积在有理面上的同向驱动电流能有效减缓3/1双撕裂模的发展。电流驱动幅值约占等离子体电流初始值的4%、驱动电流沉积宽度约为小环半径的7%时,抑制效果较好。此外,研究表明,在双撕裂模进入快速增长阶段前加入外部驱动电流,才能有效抑制撕裂模的磁爆发。     

高能粒子对托卡马克气球模稳定作用的数值分析

数值分析了高能捕获粒子对托卡马克气球模不稳定性的影响。利用变步长RKF积分方法成功地求解了一类微分-积分方程边值问题。数值结果表朋,气球模不稳定区随高能粒子压强增大而缩小,充分说明了高能捕获粒子能部分或全部抑制气球模不稳定性。     

三次谐波超导腔高次模抑制研究

对上海同步辐射装置中超导三次谐波腔开展了高次模深度抑制研究。分析了上海光源对三次谐波腔高次模的抑制要求,用电磁场计算软件SEAFISH作高次模吸收器长度、安装位置等参数的模拟计算和优化设计,以深度抑制各有害高次模,使高次模的分路阻抗降至能满足束团不稳定性阈值的要求。用ABCI计算得到了谐波腔的高次模功耗理论值。     

一种双楔片型同步辐射光束位置监测器的物理设计

对同步辐射光源不稳定性的监测一直是北京同步辐射装置（BSRF）在运行中急需的技术手段。随着北京正负电子对撞机升级改造工程的不断推进,光源的性能得到了很大提高,对光源不稳定性的监测也提出了更高的要求。一种双楔片型的同步辐射光束位置探测器在北京同步辐射装置上得到发展,并在前端区安装和使用。它可以有效监测同步光束位置的10μm级的变化,为降低光源不稳定性、提高数据质量提供了依据。本文详细描述了双楔片型同步辐射光束位置监测器的设计原理、参数优化以及误差分析,并介绍了这种监测器在BSRF的应用情况。     

局部驱动螺旋电流对撕裂模不稳定性的影响

采用约化磁流体力学模拟方法，在托卡马克大环径比近似情况下，研究了局部驱动螺旋电流对撕裂模不稳定性的影响，分析了螺旋电流强度、螺旋电流径向沉积宽度以及螺旋电流加入时刻对m=2/n=1经典撕裂模发展过程的影响。研究结果表明：螺旋电流强度的增大和沉积宽度的变窄都会更有效地抑制经典撕裂模的发展，但过强的螺旋电流强度或较小的螺旋电流沉积宽度会引起翻转不稳定性；随着螺旋电流在经典撕裂模发展过程中加入时刻的推迟，其对撕裂模不稳定性的控制效果会越来越差。     

反磁剪切等离子体中的电阻交换模不稳定性

具有内部输运垒(ITB)的反磁剪切(RS)等离子体位形是在托卡马克中获得高参数的最具前景的途径之一。这种位形不仅改善等离子体约束,而且可以改进象气球模和新经典撕裂模等这类宏观模的稳定性。然而,反磁剪切区域的高压强可以驱动电阻交换模不稳定性,从而破坏中心区的等离子体高参数。为了研究电阻交换模不稳定性的性质,并确定其在RS等离子体中     

KTX反场箍缩装置纵场线圈结构设计与电磁分析

KTX反场箍缩装置的主要参数介于RFX装置与MST装置之间。反场箍缩的外加纵场需跟随等离子体电流的演化而变化,同时由于RFP中的磁面对于外部特别是等离子体边界处的径向磁场较敏感,所以需外部线圈的磁场更加精细,这对于线圈的磁场分布、误差场以及波纹度等的设计提出了更高的要求。根据KTX物理目标参数要求,提出矩形和楔形截面纵场磁体线圈设计方案,借助有限元软件和程序分析了其电磁场空间分布和结构受力大小。结果表明,6.4°楔形截面方案相比矩形截面方案在控制误差场方面更具有可行性。     

HL-2A中中性束注入建立的反磁剪切位形的MHD不稳定性(英文)

利用 TRANSP code 模拟 HL-2A 托卡马克的反磁剪切运行,将2.5 MW 的中性束注入到密度分布逐渐峰化的靶等离子体中,随着等离子体 β 值的增高,形成了持续的反磁剪切位形。这类反磁剪切位形的极小 q 值(qmin)位于 rmin/a≈0.3 处并逐步从 qmin>3.0 向 qmin<2.0 演化,它们的特征是异常峰化的压强分布和非常强的中心负磁剪切。在建立了自洽的反磁剪切位形后,分析了它们的磁流体力学稳定性,这些分析包括理想的低 n 模 MHD,气球模和电阻交换模不稳定性。研究结果表明,在剪切反转点附近的低磁剪切区域产生了不稳定的低 n 模,说明这类不稳定模是压强驱动的。对本征扰动位移进行了 Fourier 分析,在 nqmin>4.0 的情况下,径向扰动位移的 Fourier 谐量是 m=1, 2, 3, 4。而且不稳定性增长率随环向模 n 的变化是振荡的,显示具有 infernal mode的特征。对于电阻交换模不稳定性,我们在中心负磁剪切区对不稳定性判据进行ε(反环径比)展开,结果显示该区域相当大的压强梯度驱动电阻交换模不稳定,但不稳定窗口只扩展到 rmin/a≈0.2,并不覆盖发生 low-n modes 不稳定性的低磁剪切区域。     

无碰撞捕获离子温度梯度不稳定性

保留捕获离子平行可压缩性,研究了本征频率接近离子弹跳频率的静电无碰撞捕获离子温度梯度不稳定性。结果表明不稳定性的本征模存在于整个参数b范围。在相对短波长范围,只存在一个局部不稳定的平板模分支。在相对长波长极限下,发现了非局部的不稳定的环形分支和平板分支。对这些不稳定模的本征频率,传播特性和本征模结构也进行了详细地解析和数值研究,解析分析和数值计算结果符合得很好。     

基于响应矩阵的RFQ新调谐算法的验证与实现

射频四极场加速器（Radio Frequency Quadrupole,RFQ）广泛应用于质子加速器装置中,高频率、紧凑型RFQ的发展可以推动质子加速器装置的小型化,同时也面临调谐困难的问题。紧凑型RFQ的性能对腔体尺寸的敏感度高,基于理论物理特性的传统调谐算法难以取得良好效果,而基于腔体实际物理特性的调谐算法则可以解决紧凑型RFQ的调谐难点。本文提出了一种基于响应矩阵和最小二乘法的调谐算法,该算法可以限定求解的范围,避免计算结果超出调谐器可调谐范围的问题;为二极场分量赋予权重,可以高效地降低二极场误差,解决二极场分量难以调谐的问题。根据新的调谐算法分别在模拟环境下的RFQ样机上完成了调谐实验,在搭建的测量平台获得的结果显示：初始状态下二、四极场误差分别为24.09%和1.57%,经过5次调谐后两者误差分别降为2.33%和1.39%,验证了调谐算法的有效性。该调谐算法具有普适性,也可以用于其他频率的RFQ,将来还可以促进质子加速器装置的小型化,推动医用质子装置的普及。     

MM-4U中不稳定性特性研究

利用线性谱分析方法,对MM-4U中的等离子体不稳定性扰动信号进行了分析,得到了扰动的振荡和传播特性,并由此推断出不稳定性的模式和可能的激发机制,以及一种测量电子温度的方法。利用非线性谱分析的方法,研究了装置中不稳定性波的非线性相互作用过程。结果表明,三波非线性相互作用过程作为主要的非线性作用模式存在于装置中,由于三波非线性作用的存在,使不稳定性波的频谱进一步丰富。     

无碰撞捕获离子温度梯度不稳定性(英文)

保留捕获离子平行可压缩性,研究了本征频率接近离子弹跳频率的静电无碰撞捕获离子温度梯度不稳定性。结果表明不稳定性的本征模存在于整个参数凸范围。在相对短波长范围(k_θρ_i>>ε_(Ti)~(1/4),只存在一个局部不稳定的平板模分支。在相对长波长极限下(k_θρ_i<<ε_(Ti)~(1/4)),发现了非局部的不稳定的环形分支和平板分支。对这些不稳定模的本征频率,传播特性和本征模结构也进行了详细地解析和数值研究,解析分析和数值计算结果符合得很好。     

MM-4U中不稳定性特性研究

利用线性谱分析方法,对MM-4U中的等离子体不稳定性扰动信号进行了分析,得到了扰动的振荡和传播特性,并由此推断出不稳定性的模式和可能的激发机制,以及一种测量电子温度的方法。利用非线性谱分析的方法,研究了装置中不稳定性波的非线性相互作用     

用电子注入方法实现可控的L-H模转换(英文)

提出了一个不仅可以实现托卡马克运行状态的H模式,而且可以对H模式随意控制的新方法。理论分析和计算指出,用E×B脉冲漂移注入电子能够触发H模,且可避免任何物质装置与等离子体直接接触,同时还可实现H模的反馈控制。文章详细给出1 kHz频率的可重复的脉冲场和电子束系统,经过仔细计算,完全可满足于HT6M托卡马克实验。     

53.667 MHz重离子RFQ的不稳定性研究

采用多粒子跟踪程序BEAMPATH对53.667 MHz RFQ进行模拟计算,基于RFQ腔体冷测、机械测量的结果,在考虑其入口束流不稳定性、电压不平整度、高频系统稳定度、加工误差、安装误差等因素的情况下,对RFQ的出口束流品质和不稳定性进行了系统分析。结果表明,在现有的加工、安装水平下,提高RFQ入口束流稳定度和高频系统稳定度对束流在RFQ中的传输十分必要。     

光学速调管改造及磁场垫补

合肥相干谐波辐射实验装置的主体部分是光学速调管。为提高实验用电子束能量,将原光学速调管的对称结构改造为不对称结构。原光学速调管三段各自的积分场都很大,总的积分场很小,三段不能独立可调。改造后的光学速调管需要三段独立可调,每段的积分场都必须很小。对改造后保留的辐射段磁场进行垫补和调试,使它的积分场和相位误差得到了有效减小。     

三成分模型的气球模本征方程的数值计算

用数值方法求解了三成分模型的气球模本征方程,研究了高速粒子对气球模不稳定性的作用。理论计算结果能够成功地解释等离子体物理实验中所观察到的物理现象。     

反磁剪切位形下撕裂模的稳定性分析

在托卡马克等离子体放电中,理想的金属壳壁对等离子体中的电磁扰动起稳定作用。电阻性金属壁与等离子体中电磁扰动的作用导致等离子体流速的降低和扰动频率的减少,这种相互作用的增强能够引起等离子体中撕裂模“锁模”现象。下面将讨论在中空的电流分布下,等离子体中存在两个相同模数撕裂模有理面时,撕裂模之间的相互作用和电阻性金属壁对撕裂模稳定性的影响。     

关于核仪器标准中的测量误差问题

针对核仪器标准“未进行误差合成而不能给出最大工作误差”和“单项误差的测量、计算方法不同”两个问题带来的困难，建议制定“核仪器测量的误差”标准。通过研究误差理论和分析现行核仪器标准中关于误差合成计算公式，本文提出了误差合成的计算方法以及统一固有误差、重复性、不稳定性和非线性等误差的测量和计算方法的具体建议。     

关于测量用核仪器误差的确定

本文简要介绍了有关误差的术语，对测量用核仪器（包括提供被测量的核仪器）的误差测定作了简化和约定，规定了其相对固有误差，重复性误差，非线性，不稳定性以及温度，湿度和交流供电电压的影响误差统一的表示，测量和计算方法，并给出最大工作误差由单项误差合成的计算公式和直接的测量方法。