托卡马克氙氚聚变堆中氚的二倍频ICRF加热物理分析

本文从准线性理论出发，导出了ＩＣＲＦ二倍频加热时对磁面平均的吸收功率密度的近似解析表达式，并指出了这一近似的适用范围。采用冷等离子体近似计算波色的色散关系，利用ＦＰＰＡＣ程序求解二维时间相关Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ方程分析了氚的二倍频加热。对于典型的氘氚聚变反应堆参数，计算了等离子体各组分温度随时间的变化及氚的分布函数随时间的演化，并分析了氚的非表氏分布及相关的氚氚聚变反应率。     

氘氚燃烧等离子体的热不稳定性计算

由于氘氚反应率与离子温度有很强的依赖关系，氘氚燃烧等离子体是热不稳定的。讨论了描述稳态氘氚燃烧等离子体功率平衡方程的非线性特征。利用打靶方法，可以求得态温度分布和关于温度微扰方程的本征值。可是，由上述方法得出的平衡解会与随时间变化方程在ｔ→∞时的解不一致，这是一类未解决非线性数学问题的一个典型例子。     

普林斯顿TFTR装置氘氚聚变反应创新纪录

普林斯顿ＴＦＴＲ装置氘氚聚变反应创新纪录１９９３年１２月９日晚，美国普林斯顿等离子体物理实验室的托卡马克实验装置ＴＦＴＲ开始进行１：１的氘氚气体混合放电实验。第一次放电就产生了３ＭＷ的聚变功率，创造了世界纪录，次日又把这一峰值功率提高到６．２ＭＷ。这...     

中性束注入产生的非麦氏分布对D-T聚变反应率的影响

通过求解二维含时非线性Ｆｏｋｋｅｒ-Ｐｌａｎｃｋ方程，计算反应堆规模下氚的ＮＢＩ（平行注入）加热时等离子体各组分分布函数及反应率随时间的演化，讨论非麦氏分布对反应率的影响．结果表明：分析非麦氏分布对反应率的影响时，定义是比较方便而恰当的．加热初期，η从１增加到最大值，然后逐渐下降．加热功率较大或者束能较高都会使η下降得小于１．当η下降到１时，Ｔ^∥_Ｔ升至约１０ｋｅＶ．     

高性能自持燃烧的氘氚等离子体

在等离子体密度分布一定的情况下，从电子、离子的能量输运方程出发，对常规剪切和中心负剪切位形下高性能自持燃烧的氘氚等离子体进行了研究.常规剪切下采用与能量约束改善因子H有关的Bohm热传导系数，中心负剪切下采用一个与磁剪切有关的Bohm-gyro-Bohm混合型的热传导系数，并考虑了α粒子反常扩散和动态反馈加热对氘氚自持燃烧的影响.研究结果表明，常规剪切下当H≥3时，才有较大的能量输出，当H接近4时无须动态反馈加热氘氚就能获得自持燃烧；在中心负剪切位形下，等离子体的运行性能更高，有更高的能量输出，一旦氘氚达 关键词： 高性能等离子体 氘氚自持燃烧 中心负剪切     

在Bohm模式下氘氚燃烧的等离子体温度分布

在一定的等离子体密度分布下,从电子和离子能量输运方程出发,研究了氘氚燃烧下的等离子体温度分布.研究中采用了JET适用的Bohm模式下的热传导系数,考虑了α粒子的反常扩散效应,动态反馈加热.研究结果表明,Bohm模式下的热传导率从等离子体中心到边缘逐渐增加;为了维持氘氚燃烧,必须有动态反馈加热,否则,燃烧将熄灭;α粒子的反常扩散,使得加热效率因子η_α在中心区域小于1,在外层大于1;α粒子的反常扩散越强烈,中心离子温度越高,是由于中心区域的热传导小,电子温度低,反馈加热功率增加的结果;B 关键词：     

FEB聚变实验增殖堆氚投料量及氚回收的研究

运用三维ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ程序ＭＯＲＳＥ＿ＣＧＴ，计算了变实验增堆ＦＥＢ满功率运行１０ｄ后外侧包层各区中的氚浓度、运行１天后的内侧包层各区中的氚浓度及运行１ＦＰＹ后Ｂｅ球中的氚投料量，设计了ＦＥＢ堆现场氚的分布流程图。采用组合于燃料净化系统和低温分馏法从等离子体排出气体中回收氚，讨论了从液态锂中回收氚的几种方案用于ＦＥＢ的可行性。     

热电子与聚变等离子体相互作用模拟计算的误差分析

对惯性约束聚变(ICF)实验条件下热电子辐照聚变等离子体（DD,DT）的射程岐离和散射进行了分析。结果表明,射程岐离和散射随射程增加近似呈直线增加;射程岐离和散射大小与等离子质量有一定关系。在单能热电子入射下,散射是计算结果误差的主要来源,误差在5%以下,绝对数在数十MA。入射束流的电子完全沉积在热斑中的聚焦角度,在边沿点火方式中,氘等离子体中为20.64,氘氚等离子体中为21.8;在中心加热方式中,氘等离子体中为16.36,氘氚等离子体中为17.6,在技术上相对易于实现。     

α粒子反常扩散效应及等离子体温度空间自洽分布

本文采用多群方法研究了慢化过程中快α粒子反常扩散对其能谱及空间分布的影响，并与本底等离子体的能量平衡方程结合起来求解了等离子体的空间自洽温度分布。以ＩＴＥＲ－ＣＤＡ设计参数为例，分析了不同密度条件下氘氚自持燃烧过程与α粒子反常扩散的关系。     

快重离子束实现点火的可行性

采用蒙特卡罗方法计算了低温下C,Si,Ar,Au和U等多种重粒子在等物质的量氘氚等离子体密度1000 g/cm3、热斑直径50 m中的电子能量损失,不同点火形式下入射能量和作用时间,以及燃料约束时间为20 ps条件下的束流强度。通过对数据的分析研究了这些重粒子辐照实现氘、氚燃料快点火的可能性。结果表明,重粒子束流加热等离子体实现快点火理论上可行,而且有一定的优势;较重的离子加热聚变等离子体的效果更好。重粒子束流加热等离子体到聚变温度需要的束流强度在MA左右;单个粒子的能量在GeV以上;相互作用时间为ps以下。     

离子迴旋共振加热对低杂波电流驱动的影响

离子迴旋共振频率(ICRF)波(ω=2Ω_D)和低杂(LH)波同时进入D-T聚变反应堆等离子体时,ICRF加热产生的高能D离子对LH波存在着较强的Landau阻尼吸收,影响了低杂波驱动电流(LHCD)的效率;提高LH波的频率,可降低加热离子对LH波的阻尼吸收。     

ICRF Heating Theory

The fundamental aspects of plasma heating in the Ion Cyclotron Range of Frequencies (ICRF) are presented, with an emphasis on heating tokamak devices. Topics include wave propagation, minority heating, ion-ion hybrid mode conversion, second harmonic heating, evolution of the ion velocity distribution, and ICRF antenna design.     

HT-7 Tokamak离子回旋波和低杂波等离子体逃逸电子行为研究

HT-7 Tokamak拥有离子回旋波(ICRF)和低杂波(LHW)两套加热系统.ICRF主要对加热离子有比较好的加热效果,LHW则主要是通过电子Landau阻尼加热电子.除此之外,在ICRF和LHW协同加热的条件下,可以对等离子体产生更有效的加热效果,增加等离子体的聚变反应截面,增加聚变中子产额.本文报道了LHW对改善ICRF和等离子体耦合的重要作用,ICRF和LHW加热等离子体中电子温度随时间的演化过程,计算了放电过程中电子逃逸的阈值能量,分析了逃逸电子的产生过程,以及放电过程中的中子产额.研究结果发     

The Ratio of Particle Flux of the Hydrogen to Carbon on Divertor Configuration in HL-2A Tokamak

Interactions of plasma with the walls lead to particle release by various mechanisms and the amount of impurities in the plasma core limits the performance of the device. It is very important to get the particle fluxes for understanding the releasing mechanisms of impurities. The spectroscopic measurements to determine the impurity influx from localized surfaces in tokamak plasma is described in detail in Ref. Determined the origin of the chromium influxes by this method in ASDEX during ICRF heating were reported in Ref.     

Parametric Instability of Surface Waves on the Second Harmonic of Electron Cyclotron Frequency in a Plasma Layer

The parametric instability of surface waves on the second harmonic of electron cyclotron frequency (SWCF) in a plasma filled dielectric wave guide is examined in a kinetic approximation. The studied surface waves are extraordinary polarized modes and propagate across the external steady magnetic field. The amplitude of the electrical pump wave is assumed to be small. Simple expressions for increments of the parametric instability of the SWCF are calculated. The otained results can be used in controlled fusion researches in order to avoid undesirable regimes of plasma periphery heating in that fusion devices which use the resonance electron cyclotron heating method.     

Second-harmonic generation of electron-bernstein waves in an inhomogeneous plasma

In the injection of electron-Bernstein waves (EBW) into a plasma, proposed for plasma heating and current drive in over-dense plasma, conversion of the fundamental to its second harmonic is predicted analytically and observed in computations. The mechanism is traced to the existence of locations where one can have both wave number and frequency matching between the fundamental and its harmonic. Further, at such locations, the second harmonic commonly has minimal group velocity, and this allows the amplitude of the second harmonic to build to values exceeding that of the fundamental at power levels less than anticipated in experiments. The second-harmonic power can then be deposited at half-harmonic resonances of the original wave, often far from the desired location of energy deposition. Estimates for the power at which this is significant are given.     

HT－6M装置上离子回旋波的传播和吸收

本文从波与粒子相互作用的线性理论出发，结合ＨＴ－６Ｍ托卡马克少数离子为氢，基本离子为氘［Ｈ（Ｄ）］的等离子体离子回旋共振加热（ＩＣＲＨ）为例，讨论了离子回旋波在这特定的等离子体中传播、吸收与少数离子氢的浓度ＲＨ（定义为ｎＨ／ｎｅ，ｎＨ为氢离子密度，ｎｅ是等离子体总密度）和平行波数ｋ‖的关系。文中最后还给出了ＨＴ－６Ｍ托卡马克离子回旋共振加热的优化实验方案。     

传感器电解质材料热膨胀性能和热稳定性变化规律研究

以ZrO2固体电解质材料为例,研究氧传感器电解质材料原子振动特点和热膨胀系数及其热稳定性随温度和时间的变化规律,探讨原子非简谐振动的影响。结果表明：原子振动的频率、阻尼系数,在简谐近似下为常数,在考虑到非简谐效应后随温度升高而增大;原子平均位移和热膨胀系数在简谐近似下为零,在考虑到非简谐效应后随温度升高而增大,随的时间的增长而减小;热膨胀性能稳定性温度系数随温度的升高而减小,随时间的增长而增大,即使用时间越长,材料的热膨胀性能稳定性越低;温度越高,热膨胀性能越稳定;非简谐情况下的原子振动的频率、阻尼系数和热膨胀系数与简谐近似下的差值随温度的升高而增大,即温度越高,非简谐效应越显著。     

EASTװ��ICRF�������ߵĵ��������

结合EAST超导托卡马克的物理运行参数,计算给出了装置在等离子体突然破裂时ICRF加热天线上感应电流和电磁力解析式及其随时间变化的曲线图,根据曲线图讨论了电磁力的极限情况和对ICRF加热天线结构的影响。     

激光聚焦位置对半球腔约束等离子体光谱增强特性的影响

光谱信号增强是提高激光诱导击穿光谱技术分析性能的重要手段之一,对等离子体进行空间约束由于装置简单且约束效果好而常被采用,等离子体的特性会直接影响空间约束的效果,而等离子体的特性与实验系统中激光的聚焦情况密切相关,为研究激发光源的聚焦情况对半球形空腔约束等离子体光谱增强特性的影响,通过控制透镜到样品之间的距离(LTSD)来改变激光的聚焦位置,分别在无约束和有半球形空腔约束两种实验条件下,烧蚀合金钢产生等离子体,采集15个不同LTSD位置时等离子体的时间演变光谱,得到谱线强度和增强倍数随着LTSD和采集延时的二维空间分布图。研究结果发现：无约束情况下,谱线强度分别在LTSD为94和102 mm时出现峰值,在采集延时小于8 μs时,谱线强度的最大值在LTSD为94 mm的位置,采集延时大于8 μs后,谱线强度的最大值出现在LTSD为102 mm的位置;当用半球空腔约束等离子体,谱线强度先后在采集延时范围为4~10和12~15 μs出现第一次增强和第二次增强。谱线强度出现第二次增强的主要原因是被半球腔内壁反射的冲击波与等离子体相互作用后会继续向前传播,遇到另一侧的腔壁再次被反射,进而对等离子体产生二次压缩。分析增强倍数随LTSD和采集延时的二维变化关系发现,第一次增强的最大增强倍数随LTSD的变化没有明显规律,增强倍数在2~6之间波动;谱线第二次增强时的增强倍数相对较高,最大增强倍数随着LTSD变化呈现出先增大再减小,然后再小幅增加后降低的变化规律,在LTSD为96 mm时达到最大值,两条谱线的最大增强倍数约为6倍。分析出现最大增强倍数对应的延迟时间发现,第一次增强出现的最优延迟时间在6~9 μs之间变化,当LTSD在85~93 mm范围时,最优延迟时间保持不变,当LTSD在94~105 mm时,出现先降低再增大的变化规律;第二次增强出现的延迟时间主要在14~15 μs,随着LTSD的变化没有明显的变化规律。