仿星器研究的进展

本文综合介绍了仿星器(由外部线圈产生旋转交换的任何稳态环形磁约束装置)进展,包括经典仿星器研究、扭曲器和模块式仿星器、仿星器位形优化及仿星器作为聚变堆的优点,最后对我国在这方面的研究对策提出一些看法。     

场反向角收缩等离子体实验(FRP-1)

场反向角收缩等离子体,是一种轴向拉长的轴对称非圆截面环形位形的紧凑环等离子体[1].通过位于直管中等离子体柱内捕获的反场磁力线与外场磁力线连接而建立.其特点是β值较高,线圈结构简单,等离子体形成、加热和燃烧区分开.这种新近发展起来的磁约束途径,已取得了较大的进展[2]     

轴对称环状静电模的漂移波湍流参量激发理论研究

本文所论述的轴对称环状静电模是指环形磁约束等离子体(如托卡马克)中环向模数为零的近理想静电流体模,它包含有测地声模和基频率与之较低的声模;也含有所谓的‘近零频带状流’.本文根据冷离子流体模型在圆形磁面构成的准环坐标系中的表示,对涉及以上三种模式的漂移波湍流参量激发理论,在一级环形效应近似下,进行了系统讨论,并证明了带状流的四个新命题.利用对漂移波能谱的参数化描写,注意到由漂移波能谱径向有限宽度所引发的特性,如波能传播量的双Landau奇点,揭示了有限宽度对径向δ谱所得结果的重要修正:如,对近零频带状流和测地声模的参量激发条件带来的严格限制.此外,还讨论了密度带状流在高q条件下被激发的可能性.本文选用合理的物理参数.采用图示方法详细地讨论了有关的数值结果.分析表明,测地声模和近零频带状流的参量激发不可能发生在同一小半径处;如果测地声模被参量激发,也应能观察到密度带状流.     

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。     

托卡马克高约束模边缘等离子体不稳定性研究

托卡马克高约束模运行可大幅提高磁约束核聚变等离子体约束品质，该模式下的等离子体不稳定性研究对于控制约束和保护装置有重要意义。本文主要介绍了高约束模及其边缘等离子体不稳定性的研究概况，并重点介绍了中国环流器二号A托卡马克装置上关于高约束模转换、边缘局域模特征和控制方法、台基区不稳定性和台基饱和机制等方面的研究进展。研究结果表明，实验上有望通过粒子和射频波注入等外部激励的方法，影响台基区等离子体湍流，进行控制台基动力学演化以及ELM，实现既保持高约束又降低高热负荷的等离子体稳态运行。     

非圆截面等离子体MHD不稳定性的研究

本文采用阶跃电流模型研究了非圆截面环电流器等离子体的MHD不稳定性,使札哈洛夫(Zakharov)的工作推广到非圆截面,得到了新的稳定性判据。它指出了椭圆形变,三角形变,电流梯度以及q值(所谓的安全因子)对等离子体的β值的影响。为了得到最大的β值,本文给出了最佳q值公式。对等离子体的不同参数计算了临界β值,并与由局部模判据和气球模的数值计算所得到的结果进行了比较。文中指出,电流梯度的存在是对等离子体β值影响的重要因素;非圆截面等离子体比圆截面等离子体可能得到更高的β值。     

等离子体理想及电阻局部模不稳定性

用一个收敛很快的级数构造了非圆截面、线性电流分布环形等离子体的磁流体平衡解。分别用梅瑟判据和格勒塞判据数值研究了几种典型位形在整个等离子体区域的理想和电阻局部模不稳定性。     

第一届核聚变与等离子体物理理论工作学术交流会报告目录

笼一目、作者(西南物理研究所).-、1.磁约束聚变研究的一些进展李正武2.撕架模的动力理论J卜丁厚昌L 3.非理想电导管等离子体的螺旋不稳定性马腾才宫野刘之景朴 4.有限回旋半径效应对环流器气球模的影响石秉仁隋国芳 5.非圆环流器等离子体的高。气球模不稳定性李芳著石秉仁 6.小环径比锐边界等离子体的扭曲模不稳定性一顾永年 了.线圈对非圆托卡马克等离子体中的轴对称模的稳定化作用王中天 8.场反向位形的等离子体李国炳 9.环形的反场箍缩平衡和稳定张鹏10.电流非单调分布时的电阻流体不稳定性马腾才宫野11.场反向箍缩的有限电阻不稳定性…     

负磁剪切环形等离子体中的电子温度梯度不稳定性研究

本文用本征模积分方程研究了环形等离子体中磁剪切为负时由电子温度梯度驱动的不稳定性。考虑了电子的全部动力学效应，强调了稳定性阈值附近的模式行为及相应的湍性输运，给出了磁剪切为负的临界梯度的拟合公式。     

环形装置中三维MHD平衡与稳定性的计算机模拟

一、引 言 在聚变研究中,环形等离子体的磁约束起着重要作用。目前托卡马克研究的进展令人鼓舞,其理论与实验比较符合,定标关系清楚。但是无论从聚变的最终目标来看,还是从实验的安排考虑,完全轴对称的几何形状给各方面部带来许多不便。人们希望知道如果把环形几何中加进直线段,或者把圆环改成不具有对称性的环形,会对等离子体约束产生何种影响?     

托卡马克高约束运行模式和磁约束受控核聚变

磁约束受控核聚变是最终解决人类能源问题的有希望的途径之一.托卡马克的高约束运行模式可以大大降低下一代磁约束聚变实验装置和将来的聚变示范反应堆的规模和造价.文章简要介绍了托卡马克高约束模式的特征,实现条件及亟待研究解决的科学技术问题,包括触发高约束模式的物理机理,功率阈值与等离子体参数的关系等,以及在高约束运行模式下观察到的边缘局域模的驱动机制、控制或缓解技术等.     

场反向等离子体排除磁通量的测量

场反向位形是紧凑环位形中比较好的一种磁约束位形。等离子体完全由极向磁场约束(没有环向场)。实验证明,场反向位形可以长时间稳定地约束等离子体。它具有环形系统的约束特点,又具有开端系统的简单性。目前已成为研究磁约束等离子体的重要课题之一。 在场反向位形实验中,一个简单而重要的诊断工具就是用差分磁环探针,用以测量场反向位形等离子体所排除的磁通量。等离子体的一般行为可以通过测量排除磁通量数据得到。     

非圆截面托卡马克轴对称模的反馈稳定

通过直接解真空区扰动磁面的边值问题,本文解析地研究了非闭合导壳对托卡马克中轴对称MHD模的反馈稳定性。我们取等离子体截面为椭圆,反馈系统由导壳和主动反馈线圈构成。结果表明,两块放在等离子体上下的导体块有很强的稳定作用;电阻壳可用以抑制高频模式,主动反馈线圈可用以稳定低频模式。 关键词：     

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通过求解二维热输运方程,数值分析了横越单磁岛的热输运现象。仅有背景加热时,当磁岛宽度小于临界磁岛宽度时,磁岛对能量约束影响不明显;当磁岛宽度大于临界磁岛宽度时,磁岛降低的能量损失随着磁岛宽度呈线性增大,有效径向热导系数在磁岛区域呈高斯分布且最大值在有理面处。当等离子体背景加热与ECRH共同加热时,ECRH对磁岛区域的温度分布及能量约束均有别于背景热源,这为进一步研究ECRH抑制撕裂模的问题提供了基础。     

HL－1托卡马克杂质注入实验及杂质输运特性的研究

本文给出了ＨＬ－１托卡马克在通常欧姆放电和偏压诱发Ｈ模放电条件下，脉冲注入杂质气体的实验结果以及对杂质在通常欧姆等离子体和偏压诱发Ｈ模等离子体中的输运研究结果。实验结果表明，在ＨＬ－１上偏压诱发Ｈ模等离子体中对杂质的约束性能明显优于在通常欧姆等离子体中对杂质的约束性能。杂质输运的数值模拟结果说明，无论在通常欧姆等离子体中，还是在偏压诱发Ｈ模等离子体中，杂质的输运系数都比新经典理论预计的要大得多，输运是反常的。在偏压诱发的Ｈ模等离子体中引入杂质输运“位阱”概念，能够对杂质离子约束时间长的实验现象进行很好的描述。合理地解释了在偏压杂质注入实验中杂质辐射上升时间长、衰减慢的现象。     

等离子体部分填充的波纹慢波结构中电磁波色散特性

 对有限厚环形等离子体层填充的波纹慢波结构中电磁波色散特性进行了分析。研究结果表明，对于ω＞ω_p的高频TM_0n模，模式色散曲线随等离子体密度的增加而上移；ω≤ω_p的低频等离子体模为一系列呈周期变化的密度谱，部分模式能与电子注发生较强的同步互作用。等离子体模的时间增长率随等离子体密度的增加快速增加，而TM_0n模则快速减小或缓慢增加，因此在较高的等离子体密度下，高频模式可能被抑制。     

间断磁探针阵列诊断数据的振荡模式分析

托卡马克磁探针阵列通常是围绕等离子体均匀布置的完整环形系统。由于受到布置空间的限制，HL-2A装置的磁探针只能组成带空白区域的间断阵列。在分析了HL-lM极向磁场振荡——Mirnov振荡模式的基础上，探索了HL-2A磁探针阵列诊断应注意的问题。     

负磁剪切位形中等离子体气球模稳定性研究

根据ＭＨＤ气球模稳定性理论，计算了负磁剪切位形中等离子体气球边缘稳定性区域。结果表明，在同样参数下，负磁剪切区域比正磁剪切区域允许更大的β值。     

螺旋天线轴向长度对螺旋波传播、吸收的影响

采用有限元法数值求解Maxwell方程组,分析H-1仿星器实验参数下螺旋天线的轴向长度对螺旋波传播、吸收的影响。计算结果表明：随着螺旋天线轴向长度的增加,天线总辐射能量和辐射电阻逐渐增大;在H-1等离子体中螺旋天线主要激发m=±1模式波,其中m=-1模式波一般在等离子体边界传播;全波螺旋激发的波能量主要沉积在等离子体边界,导致等离子体径向能量较强的非均匀吸收,加热效果不理想;半波螺旋天线激发的波可深入主等离子体区域传播,等离子体径向能量吸收相对均匀,加热效果好。     

EAST装置上W波段多道极向相关反射仪的研制

在EAST装置上安装了X模极化W波段多道相关反射仪，用于测量等离子体芯部密度涨落。该诊断利用低损耗(<3dB)多工器将4个不同频率(79.2GHz，85.2GHz，91.8GHz和96GHz)的微波耦合在一起，通过同一个天线发射。反射波由两个极向分离(~5cm)的天线接收，通过下变频技术实现外差测量。通过对两个极向天线接收的信号进行相关分析，获得芯部湍流垂直速度。对2018年低约束模式(L模)放电进行分析发现，在电子回旋共振加热(ECRH)等离子体中，芯部湍流垂直速度在电子逆磁漂移方向。而在注入同向中性束(co-NBI)后，芯部湍流垂直速度变为离子逆磁漂移方向。