平板靶X射线激光流体动力学方程的自相似解

从等离子体的流体动力学方程出发，导出了描述激光辐照平板靶条件下产生Ｘ射线激光物理过程的自相似方程。由于方程得到了不同等离子体参数Ｔｃ、Ｌ、ｎｅ等，这些参数地平板靶坶激光的实验设计提供了有参考价值的结果。并为快速定量地解释实验结果提供了一套完整的数学物理工具，使在实验中调整参数成为可能。     

柱形等离子体辐射场和阻抗的数值计算

由柱形非磁化等离子体色散关系，得到信号沿柱形等离子体传输波矢空间分布，再根据天线方程推导得到柱形等离子体在轴向密度均匀、不均匀情况下辐射方向图、辐射阻抗与增益等参数.理论计算结果与实验都证明了柱形等离子体辐射方向图随等离子体参数变化而改变，同时实验结果表明，重新得到的数值计算结果更加精确，更加符合实际测量结果，这对等离子体作为天线传输具有重要的参考价值. 关键词： 柱形等离子体 辐射阻抗 辐射方向图     

由电磁测量信号估算平衡磁面

在Tokamak等离子体实验结果分析中实际的平衡磁面是极需要的。本文试探从电磁测量信号推得平衡磁面。 一、自由边界平衡程序 借助于自由边界平衡程序计算中等托卡马克装置HT-6M的平衡量。从MHD平衡方程出发,     

四参数法计算氦原子基态能级研究

在求解氦原子径向Schr dinger方程时,设计了含有四参数的基态波函数,推导出含有四参数的氦原子基态能级表达式,分别采用Matlab 7.0最优化运算和Monte-Carlo法,计算了氦原子的基态能量,得到了相应的波函数.将计算结果与其它文献采用变分法所得计算值及实验值进行了比较,结果表明:这种方法不仅计算简便有效,准确性较高,而且所得氦原子基态空间波函数自动满足空间对称性的要求.     

部分电离稠密氦等离子体物态方程的自洽变分计算

稠密氦在高温高压下将会发生电离, 电离能会因为原子、离子以及电子之间的相互作用而降低. 考虑He，He⁺，He²⁺，e之间的相互作用, 通过粒子化学势平衡得到非理想的电离平衡方程，用自洽流体变分过程对方程求解, 进而对自由能求导获得体系的热力学状态参量. 模型计算结果与已有的实验和理论计算相一致. 用此模型预测密度10^-3—10^0.3 g/cm³和温度4—7 eV范围的物态方程, 获得了压力在500　GPa以内的理论数据. 计算表明粒子间的非理想相互作用引起的电离能降低是出现压致电离现象的主要原因，在高温高密度物态方程的计算中必须考虑粒子间非理想相互作用对电离能修正的影响. 关键词： 氦 物态方程 部分电离等离子体 自洽变分     

直流辉光等离子体阴极鞘层电子的输运过程

采用蒙特卡罗方法对氦直流辉光放电平板电极等离子体阴极鞘层内电子的输运过程进行了研究。利用实验数据拟合得到的电子与中性粒子的碰撞截面,计算了电子的平均能量及能量分布的空间变化,同时研究了电子的其它参数分布.     

液相放电等离子体特性与激波特性的数值分析

以能量平衡方程为基础,采用不同的电导率唯象模型描述了液相放电等离子体圆柱形通道特性,得到了通道内半径、温度、电阻、电流和耗散能量随时间的变化关系,还给出了距离放电间隙中心一定距离处的冲击波压力变化,并与前人利用等离子体通道球状模型计算得到的结果进行了比较。结果表明:把等离子体通道看成球状和看成圆柱状在描述通道压力和通道半径时差异显著,而在描述其他物理特性时差别不大;三种电导率模型在描述等离子体通道物理特性时,变化趋势大体相同,而在描述激波特性时,电导率模型σ₂更符合实际;通过对比电学参数与压力参数的变化,就可以在实验中根据实验数据以及具体的研究问题进行模型的适用性选择。     

双温度氦等离子体输运性质计算

获得覆盖较宽温度和压力范围内的等离子体输运性质是进行等离子体传热和流动过程数值模拟的必要条件.本文采用Saha方程计算等离子体组分, 采用基于将Chapman-Enskog方法扩展到高阶近似的方法, 计算获得了电子温度(T_e)不等于重粒子温度(T_h)的情形下, 在300 K到40000 K的温度范围内氦等离子体的黏性、热导率和电导率. 研究结果表明压力和热力学非平衡参数(θ =T_e/T_h)对氦等离子体的输运性质有较大的影响. 在局域热力学平衡条件下,计算获得的氦等离子体输运性质和文献报道的数据符合良好.     

用Hartree-Fock-Slater-Boltzmann-Saha模型研究等离子体细致组态原子结构及其状态方程

等离子体的辐射不透明度和状态方程是工程物理中的重要参数，这些物理参数取决于等离子体内大量离子的统计行为。由于高温稠密等离子体内的离子类型多达百万，一般只能用平均原子模型进行模拟。当计算轻元素稀薄等离子体原子结构时，平均原子结果与实验有一定的偏差，而此时等离子体内离子类型数目有限，正是细致组态模型适用的情况。标准的Saha方程需要孤立离子的能级，计算孤立离子结构的程序很多。当然，这些离子能级还可从实验获得。但是，标准的Saha方程使用的能级不含等离子体背景效应，能级数会发散。为了消除该缺陷，Saha方程中引进了等离子体背景修正。     

偏滤器靶板附近氦输运的蒙特卡洛模拟

本文用Monte Carlo方法模拟了偏滤器扁平抽气收集板附近区域的氦原子输运。考虑了氦原子被电子碰撞电离,氦原子与等离子体离子之间的弹性散射等原子过程以及离子的热运动和沿磁力线的流动。计算表明当偏滤器等离子体密度在7cm距离内从里向靶板逐渐增加约4.7倍,而温度分布保持不变时,氦灰返回靶板的几率比密度在7cm内向靶板递减4.7倍的通常正分布提高约45％。磁力线与靶板的交角、靶板的温度,边缘等离子体鞘层电位以及不同的靶材料对氦返回靶板几率的影响作了比较。得到的结果对托卡马克聚变裂变增殖堆孔栏和偏滤器工程设计有参考价值。     

HL-2A����������ȷ������

对HL-2A装置限制器位形和偏滤器位形下放电气体分别为氘和氦时的等离子体热辐射测量结果做了初步分析,分析结果表明：在偏滤器室注入惰性气体能够有效的降低到达靶板的热辐射;超声分子束注入时,观测到注入粒子在等离子体中输运过程;氦放电时的辐射比值明显高于氘放电时的比值;真空室器壁的处理能够有效地降低辐射损失,硅化对器壁条件的改善效果明显。     

HL-2A装置送气和加料的脱靶特性

HL-2A装置辐射偏滤器实验采用边缘补充送气和分子束加料等方法来提高主等离子体密度,降低边缘等离子体温度、增加辐射功率分额,获得脱靶等离子体。偏滤器室内进行主动补充送气或者注入惰性气体杂质,降低偏滤器等离子体温度,获得脱靶等离子体,并首次获得了超声分子束注入产生脱靶等离子体的实验结果。利用HL-2A装置偏滤器同一极向截面内外中性化板上安装的嵌入式探针阵列和偏滤器室安装的电动探针系统,测量了偏滤器靶板上和偏滤器室的等离子体参数及其分布,并进行了相关分析和改善约束以及偏滤器脱靶等离子体运行模式下等离子体行为的研究。     

Monte Carlo Simulation of Helium Transport in the Vicinity of Divertor Plate

A Monte Carlo code “1DHET” has been utilized for simulating the transport of neutral helium near divertor flat pumping target plate. The dominant atomic processes of electron impact ionization and elastic scattering by plasma ions are included. The thermal and streaming motion of the ions along the magnetic field is taken into consideration. Calculations show that the probability of neutral helium turning back to the target plate will increase by 45% if the divertor edge plasma density is smoothly raised up to 4.7 times higher at the divertor plate than that at 7cm apart inward as compared with the ordinary outward decreasing density profile while keeping temperature profile fixed. The temperature decreases smoothly from 40 eV at z = 7 cm to 3 eV at the plate. The effects of angle between the magnetic field and the target plate, the temperature of plate, edge plasma sheath potential and different target materials on the probability of helium particles scattered back to the plate are studied.     

极紫外波段Ar光谱分析在EAST偏滤器杂质屏蔽效应研究中的应用

在托卡马克偏滤器区域充入杂质气体是检验偏滤器杂质屏蔽效应的重要手段。利用快速极紫外EUV光谱仪对EAST托克马克装置上开展的偏滤器Ar杂质注入实验进行观测。结合NIST原子光谱数据库对2～50 nm范围内不同电离态Ar的线光谱进行了谱线识别,识别出Ar Ⅳ,Ar Ⅸ-Ⅺ,Ar ⅩⅣ-ⅩⅥ等若干个电离态的谱线。为了同时观测等离子体不同区域的Ar杂质行为,在杂质注入实验时重点监测Ar ⅩⅥ35.39 nm(Ar ⅩⅥ电离能918.4 eV,主要分布在等离子体芯部)和Ar Ⅳ44.22 nm(Ar Ⅳ电离能9.6 eV,主要分布在等离子体边界)这两条谱线。利用该两条谱线强度随时间演化的结果初步分析了偏滤器杂质屏蔽效应。在同一充气口不同等离子体位形下的实验结果表明偏滤器对于从偏滤器区域注入Ar杂质的屏蔽效果优于从主等离子体区域注入,并且下偏滤器及内冷泵的综合粒子排除能力优于上偏滤器。     

HL-2A偏压偏滤器物理设计

根据已有的理论模型,推算出了HL-2A偏压偏滤器的理论电流为1．5kA、偏压电压为200V,并对HL-2A偏压偏滤器做出了初步设计。HL-2A装置采用偏压后,有可能降低L-H模转变阈功率,增加偏滤器等离子体密度、压强和滞留时间,改善约束,改善内外靶板功率沉积的非对称性,提高排灰效率及提高偏滤器性能。     

Collisional radiative model of helium including response to resonant radiation

A collisional-radiative model of helium has been developed that incorporates the effect of optical pumping with light that is resonant with an atomic transition. A steady-state solution of the collisional- radiative model with no pumping is used as an initial condition. The pumping radiation is switched on, and the population densities of the atomic levels are calculated as a function of time. Results are given for a wide range of plasma parameters and various pumping conditions.     

Influence of electron energy distribution on helium recombining plasma diagnostics using line emissions

The influence of electron energy distribution on helium recombining plasma diagnostics is investigated using a helium collisional‐radiative model. The population densities of excited helium atoms are calculated for Maxwellian and non‐Maxwellian distribution plasma cases. In the case of the Maxwellian distribution plasma, the electron temperature and electron density determined by the Boltzmann plot method agree well with the input plasma parameters. On the other hand, it is indicated that the electron temperature and electron density are significantly underestimated in the bi‐Maxwellian distribution plasma case, even though the density of the hot electron components is three orders smaller than that of the bulk electrons. This result indicates that in a non‐Maxwellian helium recombining plasma, evaluation of the particle balance based on line emissions from excited helium atoms would be difficult because the reaction rate of atomic and molecular processes is strongly dependent on the electron temperature and density.     

CFETR氦冷偏滤器初步设计与分析

基于中国聚变工程试验堆(CFETR)偏滤器位形,初步设计了指状、平板和 T 形三种氦冷偏滤器模型, 在 10MPa 入口氦压力、10MW⋅m⁻² 稳态热负荷下,分别对其进行传热数值分析。通过优化结构设计和氦入口参数, 降低了靶板工作温度,探索了三种单元结构靶板处理高热负载的能力。在 20MW⋅m⁻² 的稳态热负荷下,对优化后 的 T 形和指状单元结构进行了受热分析,并由此提出了混合型 CFETR 氦冷偏滤器初步结构。      

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用HL-2A装置下偏滤器靶板上的14组嵌入式静电三探针阵列和外偏滤器室的电动扫描四探针组,测量了同一环向截面的内外中性化板上的电子温度、密度、悬浮电位及其分布,以及电子回旋加热(ECRH)实验期间的等离子体行为。研究了偏滤器中等离子体参数的分布及非对称性以及等离子体的形成、物理特性和改善粒子的约束特性。