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：     

环径比接近2的托卡马克堆芯等离子体特征

初步研究了环径比接近2的托卡马克堆芯等离子体的基本特征。这类位形具有非常好的使磁流体稳定的特性，可以基本排除等离子体破裂不稳定性。从H模约束要求和氘氚燃烧实验出发，讨论r相关的基本问题：比压极限和密度极限、基本等离子体参数间的凋整、氘氚自持燃烧条件等。参数选取的基本依据是ITER和ITER-FEAT的设计经验。     

托卡马克等离子体不同运行模式下的电子回旋波电流驱动

在给定等离子体密度分布下，从电子、离子的能量方程出发，根据不同运行模式下等离子体的热传导率不同，分别求出了中心负剪切模式，常规剪切H模式和L模式下的等离子体温度分布，然后通过求解波迹方程与相对论情况下的Fokker-Planck方程，分别计算了这些模式下的电子回旋波电流驱动和波功率沉积.得到在中心负剪切下，驱动电流最大，驱动效率最高，功率沉积和电流分布区间跨度大；在常规剪切H模式下，驱动电流较小，分布区间跨度比较窄，驱动效率相对较低；在常规剪切L模式，驱动电流效率最低，分布区间跨度也非常集中. 关键词： 托卡马克 电子回旋波电流驱动 中心负剪切 常规剪切     

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。     

普林斯顿托卡马克如何创造了等离子体离子温度的世界纪录

在美国普林斯顿实验室,建有一个大的托卡马克,名字为TFTR装置.1986年6月在这个装置上的等离子体得到了很好的约束,称之为“提高型约束”.引人注目的是在这种约束状态下,等离子体的离子温度达到了20 KeV(略大于2亿K).这是托卡马克等离子体离子温度的最新世界纪录. TFTR装置的主要参数如下:大半径2.5m,小半径0.45-0.9m,最大环形磁场5.2T.这台装置是在1982年开始运行的.原计划是首先达到点火的水平,然后在八十年代末以氘-氚运行,在能量自持的情况下,希望有小量的正功率输出.对于氘-氚反应,能量自持要求下面两个条件:(1)很高的离子温度,要…     

Tokamak中自举电流的剖面准直性

利用Harris模型,通过求解等离子体平衡方程,计算俘获粒子份额,分别对常规剪切和中心负剪切下tokamak中的自举电流的大小和剖面准直性进行了计算和分析.自举电流分布与等离子体平衡电流分布之间的剖面准直性可以通过调整等离子体的密度、温度和电流分布参数,以及描述等离子体形状的拉长度k和三角变形因子d来获得.中心负剪切位形有利于自举电流产生,并有好的剖面准直性.通过计算比较,分别在常规剪切位形下和中心负剪切位形下获得了一组优化的等离子体参数,在这组参数下,自举电流有较大的份额和好的剖面准直性 关键词： tokamak 自举电流 剖面准直性     

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。     

中国环流器2号A托卡马克弹丸注入放电中空电流与反磁剪切位形

具备弱剪切或负磁剪切和内部输运势垒的托卡马克运行方式被认为是提高聚变性能的最有前途的方法.中空电流密度剖面与反磁剪切位形是改进堆芯约束和形成内部输运垒的关键条件之一.在中国环流器2号A(HL-2A)弹丸注入实验中,成功地实现了维持时间约为100 ms的中空电流放电.伴随着中空电流剖面的形成,同时形成了反磁剪切位形.由于欧姆加热功率不太高,且没有外部辅助加热,只能在稳定的中空电流放电阶段看到内部输运垒形成的趋势.在弹丸注入后,电子热扩散系数显著降低,说明弹丸深度注入改善了能量约束.等离子体性能的增强:一方面是由于弹丸注入造成中心高度峰化的电子密度剖面;另一方面是由于等离子体中心存在负磁剪切.同时,中空电流位形有利于改善高密度等离子体的稳定性.结果还表明,在中空电流放电中,等离子体比压值是低的.为了提高βN极限,可在等离子体边界附近放置导电壁.HL-2A弹丸注入实验的结果,为在限制器托卡马克上获得高参数放电提供了一种可能.     

托卡马克氘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的色散关系，利用ＥＰＰＡＣ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，并分析了氚的非麦氏分布及相关的氘氚聚变反应率。结果表明，对于反应堆规模的等离子体来说，ＩＣＲＦ加热只在温度不太高时才导致明显的非麦氏分布及氘氚聚变反应率提高；在等离子体温度提高到约１０ｋｅＶ后，反应率不再有明显的提高     

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。     

THERMAL INSTABILITY OF D-T BURNING PLASMAS

ＴＨＥＲＭＡＬＩＮＳＴＡＢＩＬＩＴＹＯＦＤ－ＴＢＵＲＮＩＮＧＰＬＡＳＭＡＳ￥Ｂ．Ｒ．ＳＨＩＹ．Ｘ．ＬＯＮＧＨ．Ｇ．ＺＨＡＯ（ＳｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ４３２，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００４１，Ｓｉｃｈｕａｎ...     

球形及柱形磁化等离子体靶中α粒子能量沉积率分析

基于单粒子理论模型及积分算法,编写了单粒子轨道数值模拟程序———ALFA,分析了柱形和球形两种边界位形磁化等离子体靶中非热α粒子通过库仑碰撞对D-T等离子体加热的能量沉积率。在均匀背景磁场及相同的D-T等离子体密度、温度条件下,柱形边界中非热α粒子能量沉积率比球形边界更高。在相同等离子体温度及密度条件下,α粒子的能量沉积率随磁场的增大而增大,但计算结果表明,磁场的有效作用区域存在明显的上下限值,当等离子体内磁场小于下限阈值时,磁场增加对α粒子能量沉积率的提高贡献不大,而且当等离子体内磁场超过上限阈值后,磁场再增加对提高α粒子能量沉积率的作用也不明显。对不同几何尺寸的磁化等离子体靶,磁场有效作用区域的上下限值不同,靶尺寸越大,相应的上下限阈值越小。提高等离子体密度,可增加α粒子能量沉积率,也能降低磁场有效作用区域的上下限阈值。     

D��-D���������в����µ���ɢ�����ұ���ģ

采用本征模式的数值打靶方法研究了离散阿尔芬本征模在DⅢ-D高性能运行条件下的物理特性,包括负磁剪切位形、高性能加热、正反中性束注入、内部输运垒以及高自举电流和甚高约束运行状态对这种阿尔芬模式的影响。在DⅢ-D托卡马克装置负磁剪切位形及先进运行状态实验参数下这些离散阿尔芬本征模存在于宽的径向区域,且具有广泛的本征频谱;高性能加热、同向中性束注入以及内部输运垒的存在有利于产生多个较深的气球模驱动势阱,由之得以很好地形成这种阿尔芬束缚态本征模;在高自举电流和甚高约束运行条件下这些离散阿尔芬本征模束缚态能够在更广的径向区域存在,且可具有较高的本征频率。另外,参照DⅢ-D装置放电实验数据的时间演变情况,这些离散阿尔芬本征模能在很宽的运行参数范围内出现,使之成为该类大型托卡马克实验中可能广泛存在的潜在不稳定性。     

Tokamak resistive magnetohydrodynamic ballooning instability in the negative shear regime

Improved confinement of tokamak plasma with central negative shear is checked against the resistive ballooning mode. In the negative shear regime, the plasma is always unstable for purely growing resistive ballooning mode. For a simplest tokamak equilibrium model, the s--α model, characteristics of this kind of instability are fully clarified by numerically solving the high n resistive magnetohydrodynamic ballooning eigen-equation. Dependences of the growth rate on the resistivity, the absolute shear value, the pressure gradient are scanned in detail. It is found that the growth rate is a monotonically increasing function of α while it is not sensitive to the changes of the shear s, the initial phase \ta₀ and the resistivity parameter \va_R.     

堆芯等离子体燃烧和控制

本工作描述我们编制的零维三流体粒子和功率平衡的等离子体动力学时关模拟程序。在物理上我们把等离子体动力学与新经典轮运理论结果结合起来,通过辅助加热、燃料粒子注入速率和纵场纹波控制堆芯等离子体燃烧。数值结果表明,通过控制完全可以实现堆芯等离子体的稳定燃烧和排灰要求。     

Negative viscosity due to magnetic properties of a non-dilute suspension composed of ferromagnetic rod-like particles with magnetic moment normal to the particle axis

The negative viscosity of a colloidal dispersion composed of ferromagnetic rod-like particles, which have a magnetic moment normal to the particle axis, have been investigated. A simple shear flow problem has been treated to clarify the particle orientational distribution and rheological properties of such a semi-dense dispersion, under circumstances of an external magnetic field applied in the direction normal to the shear plane of a simple shear flow. The results obtained here are summarized as follows. For the cases of a very strong magnetic field and magnetic interactions between particles, the magnetic moment of the rod-like particles is significantly restricted in the magnetic field direction, so that the particle approximately aligns in the shear flow direction. Also, the particle can easily rotate around the axis of the cluster almost freely even in a simple shear flow. Characteristic orientational properties of the particle cause negative viscosity, as in the previous study for a dilute dispersion. However, magnetic particle-particle interactions have a function to make such negative viscosity decrease.     

The effect of oxygen starvation on ignition phenomena in a reactive solid containing a hot-spot

In this paper, we explore the effect of oxygen supply on the conditions necessary to sustain a self-propagating front from a spherical source of heat embedded in a much larger volume of solid. The ignition characteristics for a spherical hot-spot are investigated, where the reaction is limited by oxygen, that is, reactant + oxygen → product. It is found that over a wide range of realistic oxygen supply levels, constant heating of the solid by the hot-spot results in a self-propagating combustion front above a certain critical hot-spot power; this is clearly an important issue for industries in which hazard prevention is important. The ignition event leading to the formation of this combustion wave involves an extremely sensitive balance between the heat generated by the chemical reaction and the depletion of the reactant. As a result, for small hot-spot radii and infinite oxygen supply, not only is there a critical power above which a self-sustained combustion front is initiated there also exists a power beyond which no front is formed, before a second higher critical power is found. The plot of critical power against hot-spot radius thus takes on a Z-shape appearance. The corresponding shape for the oxygen-limited reaction is qualitatively the same when the ratio of solid thermal diffusion to oxygen mass diffusion (N) is small and we establish critical conditions for the initiation of a self-sustained combustion front in that case. As N gets larger, while still below unity, we show that the Z-shape flattens out. At still larger values of N, the supercritical behaviour becomes increasingly difficult to define and is supplanted by burning that depends more uniformly on power. In other words, the transition from slow burning to complete combustion seen at small values of N for some critical power disappears. Even higher values of N lead to less solid burning at fixed values of power.