托卡马克垂直不稳定性控制

本文用拉普拉斯变换研究了具有被动和主动控制系统的托卡马克克ＤＮ等离子体的垂直不稳定性控制，求得了系统的稳定性参数和临界拉长度，找到了托卡马克反馈增益参数的第二阻尼稳定运行区。     

HL-2M等离子体垂直不稳定性研究

用DⅢ-D的TokSys研究了HL-2M等离子体垂直不稳定性控制问题。使用真空室和主动线圈控制等离子体垂直不稳定性,分析了真空室的本征模和电流分布,极大简化真空室建模难度,建立了垂直不稳定性数学模型,验证了主动线圈和电源模型参数,计算了不同拉长比位形的等离子体增长率和最大可控垂直位移。利用TokSys建立了雪花、单零、双零偏滤器位形垂直不稳定仿真模型,然后通过simulink对采用PD算法的垂直不稳定系统进行仿真。结果表明,构建的模型能够较好控制不同位形的垂直不稳定性。     

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用DⅢ-D的TokSys研究了HL-2M等离子体垂直不稳定性控制问题.使用真空室和主动线圈控制等离子体垂直不稳定性,分析了真空室的本征模和电流分布,极大简化真空室建模难度,建立了垂直不稳定性数学模型,验证了主动线圈和电源模型参数,计算了不同拉长比位形的等离子体增长率和最大可控垂直位移.利用TokSys建立了雪花、单零、双零偏滤器位形垂直不稳定仿真模型,然后通过simulink对采用PD算法的垂直不稳定系统进行仿真.结果表明,构建的模型能够较好控制不同位形的垂直不稳定性.     

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。     

HL-2M等离子体垂直不稳定性的反馈控制研究

使用无源稳定导体和主动控制线圈来控制HL-2M等离子体的垂直不稳定性。计算了等离子体垂直不稳定性增长时间,构建了等离子体垂直不稳定性控制的线性模型,然后用MATLAB对采用PID算法的垂直不稳定性控制系统进行了模拟仿真。结果表明,无源稳定导体和主动控制线圈能够快速稳定等离子体的垂直不稳定性运动,这也表明设计是可行的。     

HL-2A装置主机改造的初步方案

HL-2A装置自2003年首次实现等离子体单零偏滤器位形以来，运行参数逐步提高。目前获得了纵场2．7T，等离子体电流厶为410kA的结果，基本达到装置常规运行的指标。由于装置是封闭式偏滤器结构，不能形成拉长的等离子体截面，等离子体参数的进一步提高受到了限制。为了开展更深入的实验研究，装置的升级改造是非常必要的。     

ECRH主高压电源控制系统的设计

1引言 在托卡马克聚变研究装置中，ECRH主要被用于整体或局部的电子加热、控制电子温度和等离子体电流等重要参数的分布截面、抑制等离子体磁流体动力学不稳定性、改善等离子体约束等。ECRH高压电源的参数为：电压-55kV，电流25～30A，稳定度1％，另外，要求电源系统不仅具有快速的保护性能，并且要具有较高的稳定度。     

HL-2A装置大拉长比和三角形变等离子体位形设计

介绍了基于MATLAB 程序自主开发的等离子体位形编辑和设计代码SE,包括其设计原理、主要功能、人机界面和操作步骤。通过SWEQU 代码对SE代码的准确性进行了有效验证,分别用上述两种代码设计和验证了两种具有中等拉长比和三角形变位形的放电参数。具有较高拉长比和三角形变位形的实现需要投入装置的上偏滤器线圈来突破圆形截面的限制。最后通过SE代码编辑了一个较大拉长比和三角形变的等离子体位形,并获得了相应的放电参数。结果表明,在HL-2A 装置投入上偏滤器线圈后,可以得到具有较大拉长比和三角形变的新等离子体位形,这些位形为提高HL-2A 等离子体的品质奠定了坚实的基础。     

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装置位形及垂直不稳定性控制

优化设计了用HL－2A装置双零偏滤器位形，使拉长比k95和三角形变δ95分别达到1.2和0.4,同时研究了它们的垂直不稳定性控制问题。     

环形轴对称锐边界等离子体的扭曲模不稳定性

本文对任意环径比、任意β值、任意截面形状的轴对称锐边界等离子体,给出了正确的边界条件,导出了无导体壳和存在导体壳两种情况下扭曲模稳定性的能量矩阵,对环向波数n为1,2,3的能量矩阵,给出了可快速、精确积分的具体形式,对不同环径比和不同拉长度b/α的椭圆形、跑道形(包括圆形)截面的等离子体进行了数值计算。计算结果表明,跑道形截面等离子体的临界β值比相应的椭圆形截面的β值高,随着b/α的增大,跑道形截面的临界β值也增加。导体壳有一定的稳定作用。从系统稳定性边缘态的本征矢量来看,存在导体壳时极向扰动的最大分量是模数1的扰动。与J.P.Freidberg和W.Grossmann的工作比较,在环径比为2时,圆截面等离子体的临界β值相差23％,临界q值相差15％。     

EAST上由垂直不稳定性引发破裂的分析与预测

从EAST 装置2016 年的放电实验中，选取了119 次等离子体破裂放电数据，分析诱发等离子体破裂的原因，发现约60%的破裂是由垂直不稳定性直接引起的，其破裂后将会产生更大的晕电流，从而产生更大的电磁应力损坏装置。对由垂直不稳定性引起的破裂(简称为VID)(72 次放电)进行了研究，建立了分别基于单变量(垂直位移)和两维变量(垂直位移、垂直位移增长率)的预测模型用于对VID 破裂的预测。离线测试表明，基于两维变量的预测模型可以在破裂发生前20ms 给出破裂预警信号，预测成功率达93%。     

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通过引入Cap-cyclide坐标和使用Wangerin函数,基于B Bernstein的能量原理,针对位于导体壁中的任意环径比和任意拉长比的非圆截面等离子体,不使用任何近似的方法,求得了等离子体的稳定解析解。进而利用计算机对解析结果进行数值计算,并通过β和稳定系数q的关系,分析和讨论了导体壁对非圆截面等离子体稳定性的影响。     

无导体壳托卡马克装置的对称磁探针

建议采用一种对称磁探针阵列，用于诊断无导体壳圆截面托卡马克等离子体的平衡位移。     

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］．一、装置（ＦＲＰ－１）工作原理直径为１２ｃｍ的石英放电管外围着直径为１３ｃｍ、长为５５ｃｍ的单匝主放电线圈,分为八段,两端分?..     

自由表面磁流体射流不稳定性分析（Ⅱ）

在“自由表面磁流体射流不稳定性分析(Ⅰ)”一文中，分析了圆形截面自由表面磁流体射流在一个均匀或非均匀磁场中的不稳定性行为。本文以类似的方法分析了圆形截面射流(下文“射流”亦特指“圆形截面射流”)在两个相互垂直且非均匀的横向磁场中的磁流体不稳定性行为；这是磁聚变中液态金属偏滤器和限制器所处的情况，即，环向和极向磁场同时作用于自由表面射流。     

封面照片说明

这是一台全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置（EAST），是由中国科学院等离子体研究所研制的。该实验装置集全超导和非圆截面两大特点于一身，同时具有主动冷却结构，能产生稳态的、具有先进运行模式的等离子体。它的研制成功使我国的聚变研究向前迈进了一大步，并受到国际同行的关注。     

HL-2A等离子体的控制和边界识别

在托卡马克装置中，等离子体控制是一项重要的基础性工作，是托卡马克装置等离子体能够平衡、正常放电运行重要而基本的条件。这项工作包括等离子体电流、位置、形状、密度、电流分布、q值的控制和等离子体破裂控制等。其中电流、位置和密度的控制是圆截面等离子体的基础性工作；对于非圆截面装置，除了电流、位置和密度的控制之外，形状的识别和控制又是必不可少的基础性工作。这其中等离子体形状的识别和位置控制又是最复杂和最困难的。本论文给出了HL-2A装置等离子体电流和水平位移控制的理论模型和MATLAB仿真结果，并具体介绍了目前HL-2A装置等离子体控制系统的软、硬件组成。     

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。     

环流器等离子体高n气球模的第二稳定区

本文讨论了圆截面高比压等离子体关于高n气球模的稳定性,在高比压情况下,相应的极向磁场对气球模有相当强的驱动作用,从而严重影响了第二稳定区的结构,我们详细计算了不同剪切、不同压强梯度及不同极向场参数对气球模本征函数和本征频率的影响,这些结果比较完善地反映了圆截面环流器中理想磁流体气球模理论所预示的主要结论。 关键词：