EAST低混杂波功率沉积和电流驱动剖面控制的数值模拟

对原有的低混杂波电流驱动模拟程序进行改进,使之能够研究EAST上如何控制低混杂波功率沉积和电流驱动分布.在EAST非圆截面的平衡位形下,应用改进后的程序详细计算不同低混杂波功率谱、等离子体密度和温度分布对低混杂波功率沉积位置和电流驱动剖面分布的影响.通过计算发现,选取合适的低混杂波功率谱,等离子体温度分布和密度分布可以对功率沉积位置和电流驱动分布的剖面进行控制;调节等离子体温度分布可以很好的控制低混杂波近轴电流驱动分布和离轴电流驱动分布.     

HT-7托卡马克大功率低混杂波电流驱动的实验研究

在HT-7超导托卡马克成功进行了大功率（P_LHW=100—800 kW,f=2.45 GHz）低混杂波电流驱动实验.研究了不同入射功率和等离子体密度下的低混杂波电流驱动效率.获得了以平均电子密度增加、氘阿尔法（D_α）线辐射减少为特征的粒子约束改善;粒子约束时间τ_p增加了约1.5倍.仔细研究了能量约束时间与等离子体密度和低混杂波功率的关系. 关键词： 托卡马克 低混杂波 约束改善 电流驱动效率     

托卡马克低混杂波电流驱动实验中低混杂波传播的解析分析

通过对小参量δ=(ω²_pe/ω²)^-1展开,导 出了简化但普遍的低混杂波电流驱动(LHCD)参量状态下的低混杂波色散方程.讨论了环形效 应(环向磁场的R^-1关系及磁面的Shafranov位移)引起的平行折射率的上移或下 移及慢波与快波的模转换条件,得到一个关于低混杂波可以向等离子体内部传播的充分条件 ,它与LHCD实验中普遍观察到的密度极限现象有密切联系.预期的临界密度n_ec 关键词： 托卡马克 低混杂波电流驱动 密度极限     

EAST装置锂化壁下低杂波等离子体温度行为研究

在EAST全超导托卡马克归一化半径r/a ≤qslant 0.6区域内部, 在高功率低混杂波电流驱动辅助加热下,以及第一壁锂化处理条件下, 在低混杂波注入中期观测到电子温度剖面和离子温度剖面变平的现象. 利用X射线弯曲晶体光谱仪诊断系统,并结合其他相关诊断系统研究了在第一壁锂化条件下, 以及EAST低杂波放电位形下,电子温度剖面和离子温度的剖面行为. 研究结果表明:电子温度剖面和离子温度剖面变平的现象是由于第一壁锂化处理技术对从等离子体边界流向第一壁的粒子流产生了影响,使得边界粒子再循环模式受到抑制, 这种低再循环模式的存在引起了温度剖面的变化.同时观察到离子温度和电子温度彼此接近的现象, 这是由于随着等离子体密度的增加,电子与离子之间的碰撞行为加剧所产生的结果.     

EAST装置低杂波电流驱动效率分析

在EAST上通过分析剩余环电压与低杂波功率之间的关系,计算得到了低杂波电流驱动效率。采用归一化功率,即功率对等离子体电流、电子密度、等离子体大半径以及有效电荷数归一化,将所有数据绘制在同一曲线中,这样可以得到不同等离子体参数下的低杂波电流驱动效率。实验得到低杂波电流驱动效率η₀=(0.5~1.3)×10¹⁹ A.m^-2.W^-1,在等离子体电流I_p=277kA、低杂波功率P_LH=681kW条件下,实验得到长达3s的低杂波全波驱动。     

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应用改进后的低杂波电流驱动程序对EAST进行了低杂波电流驱动的数值模拟。通过模拟发现,波注入位置、功率谱、等离子体温度和密度对低杂波的功率沉积和电流驱动剖面分布有很大影响。通过选取合适的低杂波功率谱、等离子体温度和密度,可以实现对其功率沉积和电流驱动剖面分布的控制。     

EAST低杂波电流驱动的数值模拟

应用改进后的低杂波电流驱动程序对EAST进行了低杂波电流驱动的数值模拟。通过模拟发现,波注入位置、功率谱、等离子体温度和密度对低杂波的功率沉积和电流驱动剖面分布有很大影响。通过选取合适的低杂波功率谱、等离子体温度和密度,可以实现对其功率沉积和电流驱动剖面分布的控制。     

磁性d波超导/铁磁/磁性d波超导结中的约瑟夫森效应

通过求解磁性d波超导中的能隙和磁交换能的自洽方程, 研究磁性d波超导/铁磁/磁性d波超导结中的约瑟夫森电流. 计算结果表明: 1)临界电流随中间的铁磁层厚度呈现出两种不同周期的振荡混合, 通过增强铁磁层中的磁交换能q₀和铁磁/磁性d波超导界面处的势垒强度z₀, 短周期分量可从长周期中分离出来, 反之, 通过降低q₀和z₀, 长周期分量可从短周期中分离出来; 2)在两边磁性d波超导的磁化方向取平行时, 在取一些特定的铁磁层厚度下, 磁性d波超导中的磁交换能可增强系统的临界电流. 关键词： 磁性d波超导体 铁磁体 约瑟夫森电流     

HT-7托卡马克中低杂波和离子波恩斯坦波协同作用的数值研究

用隐含5点模式对二维Fokker-Planck方程进行离散化,调用NAG程序库中子函数D03UAF求解该方程,并将求解二维Fokker-Planck方程的code与波的射线轨迹code相结合,根据HT-7托卡马克装置参数,分别对有或没有IBW情况下的等离子体电流的全波驱动和在低杂波和离子伯恩斯坦波协同作用下低杂波的功率沉积分布、驱动电流分布等进行数值模拟研究.结果显示:有IBW情况下的全波驱动电流分布比没有IBW时全波驱动的电流分布区域要广一些,而且驱动的总电流也大一点;在双波协同作用下,全波驱动的等离子体电流空间分布随IBW的频率和n_//谱的变化而变化;在两波协同作用下低杂波驱动非感应电流的效率得到了很大的改善.     

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     

电子温度对HL—1托卡马克低杂波电流驱动的影响

本文利用较简单的计算模型计算低杂波沿射线轨迹的能量沉积和电流分布。结果表明，当等离子体中心电子温度不太高（Ｔｅ〈１ｋｅＶ）时，边缘冷等离子体区电子－离子碰撞吸收的能量占相当大的比例，因此电流驱动效率较低。提高中心和边缘电子温度，将较大幅度地增加低杂波电流驱动效率，从而可解释为什么在小托卡马克中低杂波电流驱动效率比在大、中型托卡马克中小得多。     

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用TSC程序模拟了EAST装置等离子体放电的全过程。模拟中考虑了自举电流，并加入了离子回旋共振加热ICRH和快波电流驱动FWCD，得到了中心电子温度4.5keV、中心离子温度3.8keV、中心电子密度1.2×1020m–3的D形截面的等离子体。根据模拟结果对EAST装置进行了伏秒数分析，并研究了不同等离子体电流上升时间、有效电荷数Zeff对放电的影响。     

电子温度对HL－1托卡马克低杂波电流驱动的影响

本文利用较简单的计算模型计算低杂波沿射线轨迹的能量沉积和电流分布。结果表明，当等离子体中心电于温度不太高（Ｔｅ＜１ｋｅＶ）时，边缘冷等离子体区电子－离子碰撞吸收的能量占相当大的比例，因此电流驱动效率较低。提高中心和边缘电子温度，将较大幅度地增加低杂波电流驱动效率，从而可解释为什么在小托卡马克中低杂波电流驱动效率比在大、中型托卡马克中小得多。     

低混杂波电流驱升与等离子体平衡

本文研究了低混杂波电流驱动与等离子体平衡问题．考虑了感应电场，得到了自洽方程组，并把它应用于托卡马克工程实验混合堆电流驱升阶段的某一时刻，研究了该时刻低混杂波电流驱动与ＭＨＤ平衡。计算中采用了一个较宽的波谱，得到了电流与安全因子ｑ的分布。     

地基高频加热激励ELF/VLF波对辐射带高能电子的准线性散射

地球内、外辐射带电子通量的变化对于空间飞行器,尤其是中低轨卫星的防护有着非常重要的影响.基于回旋共振波粒相互作用的准线性理论,使用地基高频发射器发射电波调制低电离层背景电流可以人工激励ELF/VLF波,这些波能使辐射带相对论电子发生抛射角散射沉降进入大气层从而降低其生存期.为了定量地分析人工激励ELF/VLF波散射辐射带高能粒子的可行性,针对内、外辐射带,本文选取了两个典型区域：L=4.6和L=1.5.数值计算结果表明,在内、外辐射带由于ELF/VLF波的人工注入而造成的高能电子损失时间尺度很大程度上取决于冷等离子体参量α^*(∝B²/N₀,这里B是背景磁场,N₀是电子数密度)、电波频谱特性和功率,以及与波发生回旋共振的电子能量.一般来讲,在外辐射带人工ELF/VLF哨声波散射相对论电子使之沉降到大气层要容易得多;低能量的高能电子(200keV)要比高能量的相对论电子(500keV)更有效地通过抛射角散射进入大气层.考虑到高频电波加热电离层激励的ELF/VLF波可能会被捕获在磁层空腔中,来回反射从而得到增强,因此在适当的条件下,地基高频加热装置发射足够的电波功率进入电离层诱导大幅度ELF/VLF波注入到内磁层,能够在1至3天的时间尺度内快速散射外辐射带相对论电子使之沉降,也能够在10天量级的时间尺度里散射生存周期一般为100天甚至更长的内辐射带相对论电子. 关键词： 地基高频加热电离层 ELF/VLF波激励 高能电子散射和沉降 共振波粒相互作用     

HL—1装置中LHCD和等离子体参数的关系

本文了在ＨＬ－１托卡马克的不同放电阶段的低混杂波驱动特性，给出了驱动电流及驱动效率和等离子体参数，如电子平均密度ｎｃ，等离子体电流Ｉｐ及纵向磁场的关系，也给出和分析了波驱动和入射波功率的关系，在放电平段，对正反向驱动效率进行了研究和比较。     

HL－1装置中LHCD和等离子体参数的关系

本文研究了在ＨＬ－１托卡马克的不同放电阶段的低混杂波驱动特性。给出了驱动电流及驱动效率和等离子体参数，如电子平均密度ｎｅ、等离子体电流Ｉｐ及纵向磁场的关系。也给出和分析了波驱动和入射波功率的关系。在放电平段，对正反向驱动效率进行了研究和比较。     

低混杂电流驱动实验中高能电子的回旋辐射谱分析

在低混杂电流驱动实验中，研究由波驱动的快电子的行为对理解低混杂波驱动物理是十分重要的。     

末端形状对NiFe纳米薄膜磁反转动力学特性的影响

基于微磁学模拟方法研究末端形状对NiFe纳米薄膜的磁反转和自旋波本征动力学特性的调制及磁反转与自旋波模式软化间的内在联系.纳米薄膜微磁结构的相变总是伴随着某种自旋波模式的软化,软化自旋波模式空间分布预示微磁结构相变的路径.存在一临界裁剪度（h₀）.当裁剪度h<h₀时,磁振荡局域于末端边缘的EM自旋波软化诱导磁反转从磁体末端边缘磁矩失稳开始,边缘失稳区域向中央扩展形成反转畴,最后反转畴逐渐移出膜面外而实现反转.当h≥h₀时,形状各向异性导致边缘局域化模式自旋波被抑制,反转场附近一致模式自旋波的软化诱导磁体一致反转.     

HT-7超导托卡马克边界等离子体参量及其涨落的实验研究

利用径向可移动朗缪尔三探针和马赫探针对HT-7超导托卡马克边界等离子体参量及其涨落进行了空时空分辨测量.给出了欧姆放电及其与低杂波电流驱动共同作用下边界等离子体电位φ_p、电子温度T_e和电子密度n_e及其涨落的径向分布.实验表明,在限制器附近,存在一由E_r×B确定的极向旋转速度剪切层.在剪切层内,T_e和n_e分布较陡,且φ_p,T_e和n_e的相对涨落水平下降明显.这说明剪切层对边界区的等离子体涨落具有抑制作用.低杂波驱动使径向电场梯度变陡,从而使剪切程度加深但对剪切层宽度无影响.此外,测量表明等离子体环向速度马赫数M_φ存在径向梯度.环向流的这种径向梯度可能是形成径向电场所需的平均极向流的一种重要驱动源 关键词： 托卡马克 边界涨落 低杂波驱动