输运与撕裂模相互作用下等离子体的时空结构(英文)

应用等离子体一维输运模型与撕裂模理论,对于不同的输运模型及托卡马克放电参数下撕裂模的演变进行了数值的研究。结果表明成量过程是影响等离子体宏观稳定性行为的一个不可低估的重要因素。它们与磁流体稳定性的相互影响,会使其磁流体形态构成多种时间或空间结构;等离子体温度、密度等宏观参量也将表现出不同的时空特征。     

同位素质量对具有边缘定域模的JET高模等离子体输运模拟的影响

在BALDUR预测性输运程序中使用多模模型研究了JET等离子体放电中同位素质量对热输运和粒子输运的影响。从这些模拟中得到的温度和密度分布一般都与实验测得的带边缘定域模的JET高模氢、氘和氚放电中的十分相符，出人意料的是，在这些模拟中使用的纯回旋玻姆输运模型，能正确地预言当同位素质量增加时实验上观测到的约束改善，该模型给出如下结果：当所有等离子体分布的形状保持不变时，回旋玻姆扩散系数随同位素质量而增大。然而，在JET实验中发现，当同位素质量增加时，在边缘平台的顶部电子和离子温度均系统地上升。这里报道的数值模拟表明，同位素质量增加时，边缘温度的这种增加以及随后温度分布的加宽是约束改善的原因。     

有输运位垒的高性能等离子体中的输运

在近期的托卡马克实验中,获得了几种高性能等离子体,一种是由Ｌ（低）到Ｈ（高）的转变触发的Ｈ（高）模式。在这种情形下,输运位垒是在边缘区域产生的。得到的高约束等离子体由定标律的回旋博姆型输运表征。另一种是在接近安全因子分布的最小点的内区域有输运位垒的负（中心）剪切或（增强的）反向剪切模式。     

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。     

波纹场和新经典撕裂模对托卡马克中快离子输运影响的数值模拟研究

托卡马克是一种可能的受控核聚变实施方案,粒子输运在维持核聚变反应的进程中起着重要作用.使用导心运动代码ORBIT,针对波纹扰动和2/1新经典撕裂模(Neoclassical Tearing Mode,NTM)对圆截面托卡马克氘离子输运的影响开展了详细的数值模拟研究,同时计算了损失粒子的相空间分布.结果 表明:粒子的损失...     

等离子体与石墨及其涂层相互作用实验研究

等离子体与表面相互作用(PSI)是聚变研究领域中重要课题之一。本项目应用LAS-2000质谱分析设备、射频离子源设备及HL-1M装置,对等离子体与石墨及其涂层的相互作用进行了系统研究。研究表明:(1)D~ 束辐照HL-1M装置第一壁用SMF-800石墨在770中K处有化学腐蚀高峰,而石墨原位硼化、硅化涂层可以有效地抑制石墨的化学溅射(降低80％～90％);H~ 辐射SiC的溅射产额为0.5原子/H~ ,为石墨的1/3;原位硼化涂层热解释过程中未见硼氢化合物的释放,其释放成分主要是碳氢化合物,通过它可减少a-C:H成分,提高涂层性能;(2)原位涂层几乎完全抑制了HL-1M装置放电中重金属杂质,而碳、氧杂质则分别降低70％、90％以     

关于聚变等离子体中输运、输运位垒物理的EU—US输运特别工作组讨论会

这篇会议报告总结2000年9月4－7日在意大利瓦伦纳举行的关于在聚变等离子体中输运,输运位垒物理的EU（欧盟）－US（美国）讨论会的稿件,讨论会的重点是输运位垒,讨论会分四个部分：输运位垒物理,关于位垒的MHD效应,湍流及芯部输运,本报告是以相同的方式组织的。     

托卡马克等离子体粒子输运方程的半解析研究

粒子约束和输运特性的研究是磁约束聚变物理研究最基本的和最重要的课题之一。大量实验表明粒子约束好坏不仅直接影响等离子体储能,而直接与总体能量约束时间有关,而且粒子密度的剖面分布与约束模式有内在的联系。这里的粒子除工作粒子(一般指氢、氘)外,也包括杂质。文献[1]对杂质输运方程的一般特性进行了系统研究,本文将该文所述方法     

用螺旋场抑制多种模式的撕裂模

对共振螺旋场(RHF)抑制撕裂模进行了分析和数值计算。考虑了撕裂模之间的非线性相互作用。分析指出:不同模式的耦合可能使某些模式失稳,也可能使某些模式增稳。这与一定的条件有关。因为模式之间有相互作用,τ=2的RHF可以稳定所有的模式,在多种模式存在的情况下,τ=3的RHF是无效的,仅在单模近似下它能抑制m=3的模式。     

低杂波驱动电流对撕裂模不稳定性的影响

用动力论和磁流体两个途径研究了低杂波驱动电流(LHCD)对撕裂模不稳定性的影响。线性动力论的结果表明:在碰撞区,由低杂波驱动出的快电子对撕裂模扰动的响应,导致了撕裂模的增长率和扰动层宽度的减小。从对托卡马克条件下低杂波驱动电流的数值模拟及解磁流体撕裂模方程可得出,低杂波驱动电流引起电流分布的变化并使有理面移动,从而导致撕裂模的△＇值的变化。在多数情况下,撕裂模会因低杂波驱动电流而被抑制。但在文中所示的参数下,低杂波驱动电流在较高q_α值的等离子体中对撕裂模起增稳作用;而在较低q_α值的等离子体中有失稳作用。这一结果与实验观测结果定性相符。     

用螺旋场抑制多种模式的撕裂模

对共振螺旋场(RHE)抑制撕裂模进行了分析和数值计算。考虑了撕裂模之间的非线性相互作用。分析指出:不同模式的耦合可能使某些模式失稳,也可能使某些模式增稳。这与一定的条件有关。因为模式之间有相互作用,l=2的RHF可以稳定所有的模式,在多种模式存在的情况卜,l=3的RHF是无效的,仅在单模近似下它能抑制m=3的模式。     

超短脉冲激光与固体等离子体相互作用实验研究

实验研究了超短脉冲激光（744nm/120fs/12mJ）与固体（Cu）等离子体相互作用产生超热电子的能谱与角分布,利用电子磁谱仪与成像板（IP）探测器测量能谱,采用IP在入射平面内测量角分布。在无预脉冲、P极化激光45°斜入射下,采用Maxwellian分布拟合得到的超热电子温度为46keV,超热电子主要沿靶法线方向发射。产生超热电子的主导机制为真空加热,等离子体的电荷分离势约为70keV。     

点火托卡马克等离子体芯部的新经典杂质输运

在假设杂质通量受新经典输运支配的条件下研究了点火聚变堆（ITER FDR）芯部的杂质行为。估计两种温度分布的平衡杂质分布,并与芯部扩散系数为Dan=0.5m^2/s的纯反常扩散结果作了比较。将所有相关等离子体粒种的碰撞考虑进去,计算了新经典通量。芯部的扩散系数低于0.1m^2/s,并随杂质Z的增加而减小。平均漂移速度总是向外,并引起对高Z元素的有效屏蔽。由于扩散系数小,芯部的He浓度分布猛烈上升。轴上氢浓度为CHe≈15%-17%。与用纯反常输运和CHe≈9%的轴上氦浓度作出的计算结果相反,He密度不仅由再循环边缘源确定而且由低的芯部输运、增强的稀释和减小的聚变源的相互作用确定。增强的稀释使总的聚变功率下降8%--11%。当Dan^He=0.2m^2/s的氦有一个附加反常芯部扩散,He的中心浓度下降到CHe≈10%。     

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。     

激光与陡峭密度梯度等离子体相互作用电子加热机制研究

本文利用二维PIC模拟了超短超强激光与陡峭密度梯度等离子体相互作用过程中电子的加热机制。结果表明,在10²³ W/cm²的超短超强激光场与陡峭密度分布的μm级等离子体层相互作用的过程中有质动力加速、大幅度等离子体尾场及共振吸收共同决定了电子束的加速与加热。