托卡马克等离子体中动力剪切阿尔芬波不稳定性的数值研究

用积分本征模方程研究了在托卡马克等离子体中包含全部动力学效应的动力剪切阿尔芬波模 (无论是否存在温度梯度). 引入了一个新的积分变量，将实平面的积分解析延拓到复平面. 这样可以同时研究增长模和阻尼模. 结果表明，在有离子温度梯度(ITG)的情况下，激发动 力剪切阿尔芬不稳定性所需的等离子体压强梯度比激发理想磁流体动力学气球模不稳定性的 阈值低得多，没有ITG时两者相同. 与动力无碰撞气球模结果不同，当有限ITG存在时，剪切 阿尔芬模存在第二稳定区. 关键词： 动力剪切阿尔芬模 磁流体气球模 阈值压强梯度     

托卡马克旋转等离子体中阿尔芬波电流驱动

随着托卡马克实验的发展，人们正在寻求和研究多种更适合先进托卡马克高约束性能等离子体的电流驱动方法，然后加以比较和选择。尽管达到兆安量级的低杂波电流驱动已经在许多托卡马克上取得成功，但低杂波不能渗透到反应堆尺寸的托卡马克等离子体密度增加而降低，使得在反应堆尺寸的托卡马克等离子体中使用低杂波驱动电流受到限制。有人预计在反应堆托卡马克中采用电子回旋波驱动电流比低杂波驱动更有效，不幸的是，直到目前还没有足够的实验证明这个预言的正确性。阿尔芬波电流方式，它具有在等离子体中传播不存在密度极限问题等优点，也许更适合未来的反应堆托卡马克。     

电阻性鱼骨模理论

托卡马克等离子体中高能粒子可以激发一种称为鱼骨模的内扭曲模。现有鱼骨模理论是建立在理想磁流体近似基础上的，它预言有两支不稳定分支。对于高能粒子的比压值，ω≈〈ωｄｍ〉的一支（Ｃｈｅｎ－Ｗｈｉｔｅ分支）的激发阈值较高，而ω≈ω＊ｉ的一支（Ｃｏｐｐｉｚ分支）的激发阈值很低，因而对托卡马克等离子体的加热效率及约束非常不利。不过，我们发现，电阻效应对这支模有实质性的影响。本文详细分析了电阻性鱼骨模理论，给     

环形轴对称等离子体的理想磁流体简正模方程

本文在环形轴对称正文坐标系中对理想磁流体运动方程进行了严格自洽的讨论,通过对压缩量·ξ项的分析,发现在ω~2《K_1~2C_~2及ω~2》K_1~2C_5~2的两种极限情况下,可以仅用两个标函数来描述全域性模的运动。对于托卡马克等离子体,可引入剪切阿尔芬近似,得到由一个标函数描述的本征运动方程,它类似于文献中常用的简化托卡马克方程,但有一些重要不同点。该方程可用于分析计算各种频段的磁流体线性运动(包括扭曲模、阿尔芬波、间隙模等)。     

托卡马克理想磁流体不稳定性的统一描述 (I)

在与平衡磁面相联系的坐标系下，用剪切阿尔芬波近似给出了统一描述托卡马克等离子体理想磁流体线性运动的本征模方程。利用此方程，可以进一步给出大尺度扰动（扭曲模、低模数气球模、阿尔芬模）和小尺度扰动（高模数气球模、Mercier模）的本征模方程。本文详细讨论了小尺度扰动的本征模方程。     

KT—5B托卡马克上阿尔芬波加热实验中天线阻抗的测量

一、引 言 托卡马克等离子体中的阿尔芬波加热实验研究自80年代初以来取得了许多有价值的实验结果。在阿尔芬波加热实验中,天线辐射阻抗的测量是十分重要的。天线辐射阻抗的变化不仅直接反映了阿尔芬波与等离子体之间的能量耦合情况,而且也反映了波在等离子体中传播过程的某些物理特性。例如,出现离散阿尔芬波(DAW模)或表面静电波(SEW模)便会使阻抗出现较大的峰值。因此,探索一种简便易行又能反映阻抗随放电时间变化的细微     

托卡马克理想磁流体不稳定性的统一描述(Ⅱ）

采用磁力线为直线的坐标系，进一步将托卡马克理想磁流体剪切阿尔芬运动方程展开，获得了描述低模数环形阿尔芬本征模（TAE和EAE）的方程。     

离子回旋共振加热的离子加热

本文在直住几何位形下用线性化动力论得到了离子能量吸收及吸收特征长度的解析表示式，离子能量吸收的主要物理机制是回旋阻尼，波与离子的共振吸收条件是ω－ｌωｃｉ＝ｋⅡνⅡ，其中ω和ωｃｉ分别是波的频率和离子回旋频率，ｋⅡ和ｖⅡ是平行于主磁场方向的波矢和离子速度的分量，ｌ为整数。在等离子体参量慢变化的假定下，也得到了能量吸收半宽度的表示式。结合托卡马克的各种具体情况分别讨论了各种离子回旋共振加热模式的...     

阿尔芬波加热研究中的新颖纵向天线

本文提出了一种用于托卡马克等离子体中阿尔芬波加热用的新颖纵向天线。这种天线提供了研究高阶模的可能性,而且激发的波谱纯度较高,对于(n,m)=(2,2)的主模占的比重达0.87,优于目前用于阿尔芬波加热的各种天线。本文还给出了磁场分布的模拟实验结果和角向屏蔽效果的测量结果。     

托卡马克中漂移不稳定性的回旋动理学二维本征模方程

从弗拉索夫方程出发,导出了托卡马克等离子体中漂移不稳定性的回旋动理学二维本征模积分方程组。该方程组保留了离子的动理学效应,包括沿磁场的运动、磁场梯度和曲率漂移以及有限拉莫半径效应。与传统的采用气球模表象得到的一维回旋动理学方程(其只能给出不稳定模沿磁场线的结构)不同,该方程组不仅能给出托卡马克等离子体中漂移不稳定模的径向结构,同时还考虑了由离子的环形性漂移引起的相邻极向模之间的线性耦合,进而得到模的极向结构。该结果为相应的数值模拟研究提供了理论基础。     

托卡马克中漂移不稳定性的回旋动理学二维本征模方程

从弗拉索夫方程出发,导出了托卡马克等离子体中漂移不稳定性的回旋动理学二维本征模积分方程组。该方程组保留了离子的动理学效应,包括沿磁场的运动、磁场梯度和曲率漂移以及有限拉莫半径效应。与传统的采用气球模表象得到的一维回旋动理学方程(其只能给出不稳定模沿磁场线的结构)不同,该方程组不仅能给出托卡马克等离子体中漂移不稳定模的径向结构,同时还考虑了由离子的环形性漂移引起的相邻极向模之间的线性耦合,进而得到模的极向结构。该结果为相应的数值模拟研究提供了理论基础。     

用快波加热燃烧等离子体

在把离子伯恩斯坦波处理成对快阿尔芬波的响应下，导出了点火托卡马克等离子体的离子回旋共振加热的二阶模转换方程。这个二阶方程的数值积分表明，结果与由高阶方程的计算很好地一致。只有在弱阻尼的情况下，α粒子吸收的功率才是重要的。     

HT－6M装置上离子回旋波的传播和吸收

本文从波与粒子相互作用的线性理论出发，结合ＨＴ－６Ｍ托卡马克少数离子为氢，基本离子为氘［Ｈ（Ｄ）］的等离子体离子回旋共振加热（ＩＣＲＨ）为例，讨论了离子回旋波在这特定的等离子体中传播、吸收与少数离子氢的浓度ＲＨ（定义为ｎＨ／ｎｅ，ｎＨ为氢离子密度，ｎｅ是等离子体总密度）和平行波数ｋ‖的关系。文中最后还给出了ＨＴ－６Ｍ托卡马克离子回旋共振加热的优化实验方案。     

螺旋剪切磁场中等离子体的电磁波方程

本文用线性代数方法给出了周期性直柱近似下，有螺旋剪切磁场和径向非均性存在的托卡马克等离子体中，电磁波方程在柱坐标系下的展开式。由此带来的介电张量修正用矩阵变换实现。此种方法适用于研究各种频段上的加热波在等离子体中激发的电场矢量。     

高能α粒子对环形等离子体中低频漂移波稳定性的影响

本文利用强耦合近似,研究了高能α粒子密度梯度对环形等离子体中低频漂移波稳定性的影响。结果表明:对频率与离子反磁漂移频率ω_1相近的漂移波,α离子有降低稳定性的作用;对频率远比ω_i高的弱剪切中的漂移波,α粒子起稳定作用。     

负磁剪切等离子体中离子温度梯度驱动不稳定性分析

采用打靶法,数值求解了在负磁剪切托卡马克等离子体中离子温度梯度驱动的复本征模方程.数值计算表明,环向旋转剪切流可以整体上改变剪切板η_i不稳定性.在等离子体极小q磁面附近的芯部区域,环向剪切流有稳定η_i模的作用.     

电子回旋波驱动的托卡马克芯部等离子体极向旋转

提出了一个驱动托卡马克芯部等离子体极向旋转的新途径：用电子回旋波产生芯部等离子体极向旋转.物理机制如下：在高功率的电子回旋波加热的托卡马克等离子体中，共振局域化现象将产生极向电场从而形成极向外高内低的离子密度分布；这个极向离子的积累可以克服来自磁泵的阻尼而使等离子体极向旋转退稳定.从流体力学方程和漂移动力学方程中，得到了等离子体旋转退稳的判别式.结果表明现有的电子回旋波加热功率水平可以驱动芯部等离子体的极向旋转. 关键词：     

LHCD和ECRH条件下的反常多普勒不稳定性

本文详述了ＨＬ－１托卡马克等离子体低混杂波驱动（ＬＨＣＤ）和电子回旋波加热（ＥＣＲＨ）条件下不同特征频率上的微波非热辐射。欧姆放电下，分析了由速度各向异性（νⅡ＞＞ν┴）引起的反常多普勒不稳定性，实验观察了在ＬＨＣＤ和ＥＣＲＨ条件下这种不稳定性的行为。运用反常用普勒不稳定性产生条件，本文讨论了ＬＨＣＤ条件下这种不稳定性受到抑制的可能物理机制。     

产生高β托卡马克中高能电子的电子迴旋共振加热方法

Rosenbluth等人曾建议在托卡马克外侧产生少量高能香蕉粒子就可以稳定气球模,使托卡马克过渡到第二稳定区运行。本文就设计了一种用电子迴旋共振加热(简称ECRH)在反应堆托卡马克中产生这样的高能电子的方法:在托卡马克外侧,主要沿小环θ方向射入一束具有有限N_∥和某一合适频率ω的射频波,使波束主要在一个磁面附近的窄层内传播,利用高次谐频接力式加热把处于分布函数尾部的少量电子变成这样的高能电子。用各向异性弱相对论介电系数理论作数值计算发现,当N_∥和ω取适当值时,寻常模和异常模都有明显的加热作用。 关键词：     

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