等离子体形变对边界局域模的作用研究

在磁流体模拟代码BOUT++剥离气球模三场模块框架下研究了等离子体形变参数(拉长比和三角形变)对边界局域模的影响。研究表明，在线性阶段，拉长比主要作用于剥离气球模中气球模成分，抑制了环向模数较高的气球模不稳定性；而三角形变则对剥离气球模中剥离模成分和气球模成分均有抑制作用。在非线性阶段，拉长比导致边界E×B剪切率增加，迫使压强扰动的正值部分向等离子体芯部发展，导致边界局域模的能量损失增加；三角形变则导致边界E×B剪切率降低，使得压强扰动可以向等离子体边缘发展，台基向等离子体芯部的崩塌减弱，从而对边界局域模起到缓解作用。     

HL-2A等离子体垂直振荡缓解边缘局域模实验观测

在HL-2A 装置实验中，通过对水平场加入方波扰动，实现了等离子体垂直运动。当等离子体向上垂直运动时，观察到了边缘局域模(ELM)缓解现象。研究发现，等离子体向上运动过程中边缘不断形成新的闭合磁面，导致等离子体体积膨胀，进而使台基宽度增加。此外，ELM 缓解期间杂质和工作气体再循环有所增加。等离子体向上运动过程中体积膨胀、工作气体再循环及杂质增加可能是导致ELM 缓解的主要物理因素。该实验可为未来聚变实验装置ELM 的控制提供一些参考。     

托卡马克中电子回旋波与低杂波协同驱动的物理研究

揭示了电子回旋波与低杂波协同驱动等离子体并获得协同电流的机理. 从物理上阐述了双波协同驱动在相空间上和在电流剖面上所需满足的匹配关系. 通过计算机模拟研究展示了协同驱动的净增电流与波功率之间存在的非线性关系, 并对其给出了物理上的解释.本文工作将为相关实验的设计和分析提供物理上的支撑.     

托卡马克装置中高能离子的直接损失

通过严格求解导心坐标系下的哈密顿方程,提出了托卡马克装置中离子的真实轨道理论,并利用此理论对国际热核聚变实验堆(ITER)中α离子的真实轨道进行了数值模拟研究,获得了驻点轨道和近期理论预言的半俘获轨道.根据此真实轨道理论计算了ITER中α离子的直接损失率.结果发现,与所提出的真实轨道理论相比,以前的回旋平均理论大幅度低估了α离子的直接损失率,两种理论的损失率差值可达14%,对此差异进行了详细的分析并给出了物理上的解释.