EAST装置等离子体放电位形快速识别研究

为了适应超导托卡马克装置EAST位形控制运行模式的需要，研究了等离子体放电位形快速识别算法，给出了等离子体放电位形重建的模拟计算结果，并与美国GA平衡反演程序EFIT计算的平衡结果进行了详细的误差对比分析.结果表明，通过外部磁测量和合适的电流剖面模型，并结合实时平衡重建算法可以快速地对EAST等离子体放电位形进行识别. 关键词： 托卡马克 等离子体 平衡重建 数值模拟     

HL-2A装置偏滤器位形研究

1研究方法 等离子体边界是托卡马克平衡运行时等离子体截面的极向磁通函数的等高线，它决定等离子体位形。位形是托卡马克装置实验和工程设计的重要参数，它是由等离子体电流及其分布以及外极向场线圈电流配置共同决定的。     

托卡马克放电过程中偏滤器位形的演化

本文研制了适用偏滤器位形的１－１／２维托卡马克输运程度，并该程序模拟了托卡马克装置放电期间偏滤器位形的演化。在纯欧姆加热和有辅助加热两种放电方式下，对不同等离子体电流分布，拉长比，三角形变等参数下等离子体平衡位形的演化过程进行了计算机模拟。     

托卡马克极向场线圈的优化方法

托卡马克等离子体的三角形变和拉长比对约束和磁流体稳定性有很强的影响，因此在托卡马克装置极向场设计中，在基于物理和工程考虑所预先选定的等离子体平衡位形几何参数下，如何优化确定外部极向场线圈位置和电流，是一个具有重要实际意义的研究课题.为优化确定托卡马克极向场线圈，给出了一个有效的多变量平衡优化方法，能以事先规定的等离子体平衡位形的一些几何参数为目标函数，优化确定极向场线圈位置和电流.并应用它于HT-7U平衡位形计算，得到了所需的结果. 关键词： 等离子体平衡 极向场线圈 优化     

辅助加热下HL-2A边界层等离子体数值模拟

以二维边界等离子体流体模拟代码B2.5为核心,编制适合于具有封闭偏滤器位形特征托卡马克的边界层网格划分代码和计算后处理代码.模拟分析HL-2A托卡马克有约3MW辅助加热功率时的边界等离子体特性.结果表明,偏滤器靶板前形成了致密低温等离子体,偏滤器运行于高再循环状态.     

托卡马克位形与输运的自洽计算(Ⅰ)

用联立的磁场位形方程(二维)与磁面平均的输运方程(一维),描写托卡马克等离子体在扩散时间尺度上的演变,建立了求解简化方案的程序。在简化方案中,只计算了磁场位形与电子能量和磁通的扩散,给出了初步试算结果。     

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等离子体中发展的区域,我们利用在HL－2A中使用中性束注入建立的RS位形来分析电阻交换模不稳定性。     

HT－7托卡马克中等离子体平衡研究

本文解决了二维轴对称近似下带铁芯的托卡马克中等离子体平衡问题，计算了ＨＴ－７托卡马克中的等离子体平衡位形以及极向场系统的非线性电感和垂直场系数。最后应用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ方程组和平衡垂直场公式得到了一组等离子体、加热场和垂直场线圈的电流波形的自洽曲线。     

三角变形椭圆截面环电流器的平衡理论和绝热压缩理论

本文研究了带有滴形截面的托卡马克磁流体平衡问题,给出了靠外线圈维持这种平衡所需的电流分布和整个自洽平衡解。重点研究了对这样的位形进行绝热压缩加热等离子体问题,给出了在压缩过程中整个平衡位形随时间的演化。结果表明具有滴形截面的等离子体平衡位形在绝热压缩过程中是能够由初态连续过渡到终态的。 关键词：     

HT—7托卡马克中等离子体平衡研究

本文解决了二维轴对称近似下带铁芯的托卡马克中等离子体平衡问题，计算了ＨＴ－７托卡马克中的等离子体平衡位形以及极向场系统的非线性电感和垂直场系数。最后应用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ方程组和平衡垂直场公式得到了一组等离子体，加热场和垂地直场线圈的电流波形的自洽曲线。     

Plasma Response to Resonant Perturbations at Tokamak Edge

In certain circumstances, plasma response suppresses magnetic islands expected at perturbed resonant magnetic surfaces. We investigate the plasma response to the resonant magnetic perturbations in a large aspect ratio tokamak perturbed by external resonant helical windings, considering polar toroidal coordinates for which analytical toroidal equilibrium solutions and perturbing fields are available. We apply an empirical approach to mimic the plasma screening effects by introducing presumed plasma current sheets on the resonance surfaces to cancel the RMP effects. Numerical examples show the effect of plasma response reducing magnetic islands at the plasma edge and also regularizing field lines around the resonant surface. The distribution of connection lengths along the plasma cross section indicates that the plasma response increases the connection lengths since more toroidal turns are performed until a field line reaches the tokamak wall.     

A review on the solution of Grad–Shafranov equation in the cylindrical coordinates based on the Chebyshev collocation technique

Equilibrium reconstruction consists of identifying, from experimental measurements, a distribution of the plasma current density that satisfies the pressure balance constraint. Numerous methods exist to solve the Grad–Shafranov equation, describing the equilibrium of plasma confined by an axisymmetric magnetic field. In this paper, we have proposed a new numerical solution to the Grad–Shafranov equation (an axisymmetric, magnetic field transformed in cylindrical coordinates solved with the Chebyshev collocation method) when the source term (current density function) on the right-hand side is linear. The Chebyshev collocation method is a method for computing highly accurate numerical solutions of differential equations. We describe a circular cross-section of the tokamak and present numerical result of magnetic surfaces on the IR-T1 tokamak and then compare the results with an analytical solution.     

螺旋剪切磁场中等离子体的电磁波方程

本文用线性代数方法给出了周期性直柱近似下，有螺旋剪切磁场和径向非均性存在的托卡马克等离子体中，电磁波方程在柱坐标系下的展开式。由此带来的介电张量修正用矩阵变换实现。此种方法适用于研究各种频段上的加热波在等离子体中激发的电场矢量。     

托卡马克理想磁流体不稳定性的统一描述 (I)

在与平衡磁面相联系的坐标系下，用剪切阿尔芬波近似给出了统一描述托卡马克等离子体理想磁流体线性运动的本征模方程。利用此方程，可以进一步给出大尺度扰动（扭曲模、低模数气球模、阿尔芬模）和小尺度扰动（高模数气球模、Mercier模）的本征模方程。本文详细讨论了小尺度扰动的本征模方程。     

EAST 装置边缘局域模细丝宽度的高速CCD可见光相机系统诊断

利用高速CCD 可见光相机系统研究了EAST 上的边缘局域模(ELMs)细丝动力学特性。采用Tsai 两步标定法对CCD 相机进行标定,以实现将CCD 图像坐标转换为真实空间坐标。选取CCD 图像中与边缘局域模细丝垂直方向上的图像灰度值,绘制了灰度分布图。灰度分布图中的一个凸起的尖峰代表了一条边缘局域模细丝结构,细丝的位置坐标由尖峰顶点确定。运用Sobel 边缘检测算子检测细丝边缘轮廓,从而得到细丝的宽度。通过对边缘局域模细丝宽度特性的分析,发现边缘局域模细丝在从最外层封闭磁面向外传播的过程中宽度不断减小。这表明细丝在向外传播的过程中其能量和粒子不断耗散。I-型边缘局域模的细丝宽度比III-型边缘局域模细丝的宽度更大。     

EAST װ�ñ�Ե����ģϸ˿��ȵĸ���CCD�ɼ������ϵͳ���

The high speed CCD visible-light camera system has been installed to detect the dynamic characteristics of ELMs filaments on EAST tokamak. In order to convert the CCD video imaging coordinates into real space coordinates, the CCD system has calibrated using Tsai’s two-stage calibration technique. A raised spike in the grayscale profile, drawn by selecting the grayscale value of the image in the vertical direction of the ELMs filament in the CCD image, represents an ELMs filament structure whose positional coordinates are determined by the apex of the spike. The Sobel edge detection operator was used to examine the edge profile of the filament to obtain the width of the filament. By analyzing the characteristics of the filament width of the ELMs, it is found that the width of ELMs filaments continuously decreases outward from the outermost magnetic surface. This indicates that the filaments continue to dissipate energy and particles as they propagate outward. The width of filaments of Type-I ELMs is greater than that of Type-III ELMs.     

HL-2M 装置磁测量系统设计及初始放电实验结果

介绍了 HL-2M 装置上满足等离子体放电的磁测量系统的物理设计,主要包括磁探针、磁通环以及 电流测量系统的设计。通过 HL-2M 装置典型的放电位形参数对磁探针的极向布局、有效面积,磁通环的极向布 局以及测量等离子体电流的罗氏圈互感值进行了初步设计。目前,HL-2M 装置已经完成初始等离子体放电。各个 子系统均能达到其测量目标。      

非圆截面托卡马克等离子体边缘磁场的解析解及重构方法

本文用傅里叶及边缘泰勒展开的方法，导出了非圆截面托卡马克等离子体边缘磁面的解析解及其重构的方法。最后作为例子，给出了在ＴＥＸＴ－Ｕ装置中按实际参数重构的等离子体边缘磁面结构及重构的误差。     

Plasma confinement in tokamaks with robust torus

We present a non-linear symplectic map that describes the alterations of the magnetic field lines inside the tokamak plasma due to the presence of a robust torus (RT) at the plasma edge. This RT prevents the magnetic field lines from reaching the tokamak wall and reduces, in its vicinity, the islands and invariant curve destruction due to resonant perturbations. The map describes the equilibrium magnetic field lines perturbed by resonances created by ergodic magnetic limiters (EMLs). We present the results obtained for twist and non-twist mappings derived for monotonic and non-monotonic plasma current density radial profiles, respectively. Our results indicate that the RT implementation would decrease the field line transport at the tokamak plasma edge.     

Diffusive Losses and Scaling Law for Large Tokamaks

Under plasma conditions aimed for in the next generation of tokamak devices, it is necessary to consider a multi-parameter model for diffusive energy losses which would limit the temperatures and confinement times attainable. In this paper, we study a model for plasma diffusion in a reactor size tokamak considering various plasma parameters (like density, temperature, spatial gradients, collisional effects, etc.) and also topological elements of the magnetic configuration (like magnetic shear, magnetic curvature, etc.).