负径向电场对带电粒子俘获率影响的数值模拟

本文采用数值方法求解Grad-Shafranov方程反演EAST典型长脉冲放电实验(炮号33068)的平衡位形和磁场分布，进而结合粒子在托卡马克电磁场中的运动方程，模拟氘离子在负径向电场存在时的运动轨迹，并统计不同负径向电场下的氘离子俘获率。结果表明：随负径向电场的增大，氘离子轨迹由扩张通行轨迹向外翻香蕉轨迹再向内翻香蕉轨迹，最后向压缩通行轨迹演变；氘离子俘获率随负径向电场的增大而减小，氘离子初始速度越小，其变化越大。     

中性束注入快离子初始分布的蒙特卡罗模拟

比较精确地模拟计算中性束注入（NBI）托卡马克等离子体的快离子初始分布是采用大规模数值模拟方法研究NBI快离子相关物理问题的首要任务。本文建立了NBI托卡马克等离子体的简化物理模型，采用蒙特卡罗方法自主开发了NBI应用程序。选取ASDEX Upgrade（AUG）托卡马克上切向注入和垂直注入两种情况为计算实例，分别模拟计算出NBI粒子被离子化的初始三维空间位置，并统计得出初始快离子的径向分布、极向角分布、环向角分布和投掷角分布，这些计算结果与国际上相关文献结果一致。     

基于Saber的5MW中性束注入弧电源仿真设计

强流离子源是HL-2M装置5 MW中性束注入加热系统的核心部件,离子源通过弧电源加速初级电子至高能态,碰撞气体分子,产生等离子体。所以,弧电源对于离子源维持稳定的弧放电非常重要。本文利用Saber软件建立了弧电源的主电路模型,设计并仿真了弧电流的恒流控制、打坑控制以及超级电容的恒流充电控制、恒功率放电控制等。这种方法不仅提高了弧电源电路的分析和设计效率,缩短了系统研制的周期,还可用于实际系统的故障分析和控制参数的整定,降低实验风险。实验结果表明,弧电源的真实输出与仿真输出结果相符。     

电子回旋波Ohkawa机制电流驱动计算

从电子回旋波电流驱动的机制出发,理论推导出了Boozer-Fisch电流与Ohkawa电流的计算表达式,并给出了具体的计算方法。数值模拟结果表明:电子回旋波的波功率沉积在托卡马克高场侧的离轴位置时,Ohkawa电流较小,Boozer-Fisch电流能达到较大值;波功率沉积在低场侧的离轴位置时,通过调整波参数,有效抑制Boozer-Fisch电流,能充分利用Ohkawa电流的优势使离轴驱动电流同样能达到较大值。     

ITER中的电子回旋波电流驱动模拟

通过将相对论Fokker-Planck方程与波迹方程联合求解,对ITER(国际热核实验反应堆)参数下的电子回旋波电流驱动进行了数值模拟。结果表明,当波的环向发射角度不太大时,波功率沉积将发生在ITER的强场侧。当环向发射角度为21°时,电子回旋波的能量在等离子体中心区域被吸收并驱动起等离子体中心区域的电流。当发射角度变大时,电子回旋波将在弱场侧沉积功率。当发射角度为20°～30°时,能够驱动归一化的径向位置(r/a)小于0.35区域内的等离子体电流,并有较高的电流驱动效率。     

基于PVM的MCNP程序的并行计算解决方案

结合考虑国内用户情况,组建了用于MCNP5并行计算的基于PVM的实用小型Windows集群并总结出了完整的解决方案。在此基础上,针对铅、水复合层对γ射线的屏蔽能力的计算实例进行了集群和其它类型计算系统的对比计算,结果显示该方案具有组建方式灵活、费用低廉、管理简单方便等特点,可以满足大部分用户对计算能力的需求。     

等离子体参数对中性束注入下快离子自举电流影响

本文数值研究了等离子体参数对大纵横比托卡马克装置中性束注入时产生的快离子净电流密度分布的影响。研究表明净电流密度的大小随背景等离子体温度的增大而增大,随等离子体密度的增大而减小,等离子体有效电荷对净电流密度的大小影响较小,但随有效电荷的增大净电流密度的峰值向等离子体边缘偏移。     

电子回旋波在非圆截面托卡马克等离子体中的传播与功率沉积

通过求解等离子体平衡方程、波迹方程和准线性Fokker-Planck方程,数值模拟了电子回旋(EC)波在非圆截面托卡马克等离子体中的传播轨迹和功率沉积。模拟结果表明:当EC波从顶部发射时,相比于圆截面的EC波波迹,非圆截面的波迹会向等离子体弱场侧偏移,增大等离子体中心电子密度,波迹也会偏向弱场侧,相应的波功率沉积有所降低;当EC波O模从中平面弱场侧发射时,随着平行折射率的增大,波迹弯曲幅度变大,增大到一定数值时会折回弱场侧穿出,波功率沉积随极向发射角的增大而降低,环向发射角约取10°时,波功率沉积达到最大。     

一维Fokker-Planck方程的有限体积法求解及其在中性束注入加热中的应用

采用有限体积法数值求解一维Fokker-Planck方程,通过模拟电子自碰撞过程进行程序校验。研究表明,有限体积法能高效求解Fokker-Planck方程,能确保分布函数的非负性和粒子数密度守恒,同时计算程序能有效克服传统求解方法中出现的分布函数对麦克斯韦分布的过冲现象。模拟了HL-2A装置在中性束注入加热等离子体过程中,离子分布函数和温度随时间的演化情况。结果表明,随着中性束的注入,离子分布函数出现非麦克斯韦化,离子温度迅速增加后稳定;计算结果和实验结果符合较好。进一步讨论束能量和功率的影响,随束能量和功率的增加,等离子体离子温度均升高,离子温度随束能量的增加升高的幅值较大,而随束功率的增加升高的幅值较小。