托卡马克能量约束及自举电流效应的初步考虑

基于Lee等人的离子温度梯度模导致的反常热能输运系数,本文研究了辅助加热托卡马克等离子体的能量约束行为,并对自举电流的效应作了初步考虑。结果表明,计算得到的能量约束时间随等离子体电流I_p和托卡马克大半径R增大而增长,随注入功率P_t、环向场B_t以及等离子体小半径α的增大而缩短。这些结果与Kaye-Goldston的经验约束定标具有相同的趋势。自举电流的存在总是导致能量约束时间的增加,当自举电流与总电流的比值γ较小时,能量约束时间的增加率约为γ/2。此外,自举电流将造成锯齿反转半径的减小。     

自持磁约束电子云中离子的运动

本文研究自持磁约束电子云中由电子-原子电离碰撞产生的离子的运动,并指出这一运动的混沌特性.文中还讨论了通过测量离子电流确定电子云中电位分布的方法.     

低杂波控制电流分布与改善约束研究

在HT-7超导托卡马克装置上利用低杂波电流驱动有效地控制了等离子体电流分布,并使等离子体约束性能改善。数值模拟与硬X射线测量结果均表明,低杂波的发射功率谱、纵场和等离子体密度对改变等离子体电流分布有明显的影响。在优化低杂波电流驱动实验参数的条件下,等离子体密度、温度分布发生了理想的变化。在电子和离子温度分布上出现了内部输运垒,同时等离子体的能量约束时间和粒子约束时间均有提高。     

HT-6M托卡马克装置杂质输运

利用多道可见光谱探测系统和近紫外转镜系统测量了HT-6M托卡马克等离子体中杂质的时空分布.建立完备的杂质输运程序，数值模拟碳、氧杂质在欧姆放电时的输运行为，得出了杂质的扩散和对流系数、不同电离态杂质离子密度、辐射功率密度和有效电荷数的空间分布. 分析低混杂波电流驱动（LHCD）期间杂质行为，结果表明等离子体粒子约束、杂质约束和能 量约束提高，辐射功率和有效电荷数减小. 关键词： 托卡马克 杂质输运 扩散系数 对流系数     

低热值气体燃料发动机离子电流特性研究

应用自主开发的离子电流检测和分析系统,在一台由柴油机改装而成的低热值气体燃料单缸发动机上开展了过量空气系数和转速对离子电流影响的试验研究。研究结果表明,低热值气体燃料发动机离子电流呈双峰,过量空气系数过大会使第二峰的峰值不明显。过量空气系数的增加会使离子电流的峰值下降,到达第一峰峰值的曲轴转角位置滞后。转速对离子电流的影响较小,转速的增加会使低热值气体燃料发动机离子电流的峰值略有增加。     

HL-1装置脉冲送气的数值研究

本文采用一维等离子体输运模型,研究了脉冲送气对HL-1装置等离子体的影响。脉冲送气使等离子体密度提高1—2倍,能量约束时间增长50％,离子温度也有所提高;脉冲送气过程中,等离子体边缘迅速冷却,电流通道收缩,中心区域电子温度平直化。     

级联弧放电氦等离子体特性研究

采用另加偏压的单阴极弧氦放电直线等离子体装置对氦等离子体的基本特性进行了研究。对氦轴向输运规律做了描述并与光谱测量数据做了定性地比较。实验结果表明,氦等离子体的电子温度与电子密度均随放电电流、约束磁场的增加而增加。氦原子与氦离子的辐射光谱随放电电流、偏压、磁场的变化规律进行了测量分析,同时氦离子对钨靶积分辐照效应进行了观察。这些结果不但提供了氦等离子体的基本特性,对于研究氦离子与面向等离子材料相互作用导致产生气泡、肿胀、脆化损伤等的评估,特别是对将来伴有(n, α)反应时具有一定的参考价值。     

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采用另加偏压的单阴极弧氦放电直线等离子体装置对氦等离子体的基本特性进行了研究.对氦轴向输运规律做了描述并与光谱测量数据做了定性地比较.实验结果表明,氦等离子体的电子温度与电子密度均随放电电流、约束磁场的增加而增加.氦原子与氦离子的辐射光谱随放电电流、偏压、磁场的变化规律进行了测量分析,同时氦离子对钨靶积分辐照效应进行了观察.这些结果不但提供了氦等离子体的基本特性,对于研究氦离子与面向等离子材料相互作用导致产生气泡、肿胀、脆化损伤等的评估,特别是对将来伴有(n,α)反应时具有一定的参考价值.     

速调管离子噪声特性的模拟分析

 离子噪声已成为影响现代微波管性能的一个重要因素，采用一维混合模型研究了速调管的离子噪声，用自编的1维粒子模拟程序对速调管的离子噪声特性进行了分析。采用小信号近似，从理论上推导出了速调管离子噪声与相位畸变关系的表达式，表明微波管相位噪声直接来源于管内离子量的变化。模拟了有离子噪声时速调管的相位特性，对模拟过程做了离子诊断并与实验结果进行比较，证明了模拟过程的正确性。探讨了电子束电流、电压以及聚焦磁场对离子噪声的影响规律，束电流与束电压改变后，离子噪声的周期与大小相应改变，增大束电流，离子噪声幅度会下降，并趋于稳定，而在束电流不变的情况下，离子噪声存在一个最小值。束电流与束电压确定，存在最佳的磁场使离子噪声幅度最小。     

磁暴主相期间环电流分布特性模拟研究

磁暴主相期间对流电场驱动等离子体片中的能量粒子经历E×B漂移，被地磁场俘获形成环电流，在此理论基础上充分考虑电荷交换造成的环电流损失与离子沉降的影响，改善并验证了磁暴主相期间环电流离子分布模式.模拟了不同强度磁暴主相期间磁层环电流离子的分布特征，研究了部分环电流离子对对流电场的响应.结果表明：不对称的环电流是磁暴主相期间环电流的重要组成部分，其分布特性表现为晨昏不对称和日夜不对称以及离子投掷角分布的各向异性等.对流电场与能量离子通量强度和分布范围之间正相关.模拟结果与观测有很好的一致性，证明了模型的可行性 关键词： 部分(不对称)环电流 磁暴主相 离子通量分布 对流电场     

Some perspectives on the use of powerful gyrotrons for the electron-cyclotron plasma heating in large tokamaks

Conclusion The main problems for the further development of high efficiency powerful gyrotrons are obviously the elaboration of electron guns with a large current density and the ensuring of a stable single-mode operation in resonators with a large cross-section. For the increase in microwave pulse energy (with a pulse length of the order of the time of plasma confinement in large tokamaks) the investigation of the possibilities to diminish heating loads in the resonator and output window of a gyrotron is necessary.     

Long-pulse improved central electron confinement in the TCV tokamak with electron cyclotron heating and current drive

Current profile tailoring by electron cyclotron heating (ECH) and current drive (ECCD) is used to improve central electron energy confinement in the TCV tokamak. Counter-ECCD on axis alone achieves this goal in a transient manner only. A stable scenario is obtained by a two-step sequence of off-axis ECH, which stabilizes magnetohydrodynamics modes, and on-axis counter-ECCD, which generates a flat or inverted current profile. This high-confinement regime, with central temperatures up to 9 keV (at a normalized beta(N) approximately 0.6), has been sustained for the entire duration of the heating pulse, or over 200 electron energy confinement times and 5 current redistribution times.     

Plasma confinement and skin currents in a small tokamak with turbulent heating

Results on plasma confinement, heating, suprathermal radiation and overall conductivity together with the time development of radial current density profiles during current-driven turbulence in the toroidal device “TORTUR” are reported.     

Study of Density Behavior During LHCD and IBW Heating in the HT-7 Superconducting Tokamak

A new method using special shape parameters has been introduced to study density behavior with synergy of lower hybrid current drive (LHCD) and ion Bernstein wave (IBW) heating in the HT-7 superconducting tokamak. During the synergy of the LHCD and IBW heating an improved confinement plasma was achieved, and the electron density was increased and peaked.     

Fast ignition of asymmetrically compressed targets for inertial confinement fusion

It is shown that fast ignition can ensure the combustion of asymmetrically compressed targets for inertial confinement fusion with an efficiency close to the combustion of one-dimensionally compressed targets. This statement is valid not only for targets specially designed for fast ignition. Fast heating by an external energy source can ensure the ignition of a target designed for spark ignition, but where this ignition does not occur because inhomogeneities are formed in the temperature and density distributions owing to the development of hydrodynamic instabilities. The condition for ignition is the fast heating of the plasma in the combustion initiation region whose size is comparable with the sizes of compression inhomogeneities. Thus, fast ignition not only significantly reduces the ignition energy, but also is possibly a necessary stage in the inertial confinement fusion scheme when the spherically symmetric compression of a target requires very high engineering and financial expenses. The studies are based on the numerical simulation of the compression and combustion of inertial confinement fusion targets with one- and two-dimensional hydrodynamic codes.     

Multicharged ion source based on the Tornado closed magnetic confinement system

It is proposed to use the Tornado closed magnetic confinement system with microwave plasma heating for creating a pulsed source of multicharged ions. The plasma losses in closed confinement systems are determined by the diffusion across the magnetic field, which substantially increases the plasma lifetime as compared to mirror confinement systems. A plasma heating scenario with the successive switching-on of two oscillators is proposed: an oscillator operating at a frequency of 2.45 GHz produces the initial plasma, which is then heated at a frequency of 15 or 53 GHz. It is shown that it is possible to achieve the distribution of ions over charge states with a maximum at Ar¹⁶⁺ at a plasma density of 2×10¹³ cm⁻³. The extracted ion current in this case can attain 1 A.     

EAST中性束反向注入的初步实验研究

对EAST中性束反向注入过程中等离子体加热和电流驱动进行了实验研究,并采用了美国普林斯顿大学等离子体物理实验室开发的TRANSP 程序对高功率中性束注入过程中能量热输运进行了分析。结果表明,中性束注入可有效提高本底等离子体温度,产生束驱动非感应电流,提高等离子体旋转以及有效改善等离子体约束。     

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对EAST中性束反向注入过程中等离子体加热和电流驱动进行了实验研究,并采用了美国普林斯顿大学等离子体物理实验室开发的TRANSP程序对高功率中性束注入过程中能量热输运进行了分析.结果表明,中性束注入可有效提高本底等离子体温度,产生束驱动非感应电流,提高等离子体旋转以及有效改善等离子体约束.     

托卡马克微波预电离等离子体

使用回旋管系统产生的电子回旋波段的大功率微波在托卡马克中得到无电流等离子体。其电子密度达8×10¹²cm^-3,电子温度达50eV,粒子约束时间约为0.5ms,加热效率达25％以上。研究了对环向击穿的影响及加热机制。     

考虑二维效应和相对论效应时低杂波电流驱动部分模拟结果

本文介绍低杂波电流驱动模拟计算编码中福克－普朗克方程的数值求解。考虑了螺距角散射造成的高垂直温度效应（二维效应）和相对论效应。同时．福克－普朗克方程中包括了描述尾部电子约束的项。数值结果表明，二维效应和相对论效应的加入均能提高电流驱动效率。驱动电流随尾部电子约束改善而增加。