托卡马克中低杂电流驱动对不稳定性的影响

本文求解了稳定情形下的准线性动力方程，并计算了等离子体中异常多卜勒共振所激发的倾斜模的增长率或衰减率与低杂波能密度的关系，文中比较了感应电场相对于低杂电流驱动方向取正反两个方向的情形。     

捕获电子效应对电流驱动影响的数值研究

在考虑到捕获电子效应的情况下,对求解二维Fokker-Planck方程的编程进行了反弹平均的修改,使用了交替方向隐式法来求解方程。分析和计算了在不同扩散系数和不同共振区间的情况下,捕获电子效应对驱动电流的影响。结果显示：随着逆纵横比的增加驱动电流密度有明显的下降,在磁轴附近捕获电子效应对电流驱动影响很小;提高波功率并不能很好的改善捕获电子效应对电流驱动的影响;右移共振区间提高共振电子的速度,也不能很好的改善捕获电子效应对电流驱动的影响。所得结果与理论分析基本一致。     

托卡马克等离子体中的电子回旋波电流驱动

通过将波迹方程与相对论情况下的完全Fokker-Planck方程联合进行求解,研究了寻常波基频电子回旋波从托卡马克等离子体中平面弱场侧发射时的电流驱动。数值结果表明:随着等离子体电子密度、温度的提高, 功率沉积和电流分布的位置将向等离子体的边缘方向偏移,并且产生的总的驱动电流随之减小;入射波极向发射角和环向发射角度的改变对功率沉积、电流分布及其大小产生明显的影响。     

托卡马克中快波电流驱动下全波方程的数值求解

用全波方法研究环形对称托卡马克等离子体中离子回旋频率范围内(ICRF)的快波电流驱动(FWCD)问题,考虑有限拉莫尔半径(FLR)效应和平行色散,建立全波计算的物理模型—全波方程,通过对全波方程的数值求解得到快波在等离子体中激发的电场强度分布.结果表明:快波可以传播到高温高密度等离子体的中心;快波在磁轴附近发生了模式转换;快波可以驱动中心的等离子体电流以改善等离子体的平衡位型;平行电场比垂直电场小三个数量级,通过垂直方向的回旋共振和平行方向的穿越期磁泵效应达到驱动电流的目的.     

俘获电子效应对低杂波电流驱动的影响

利用的程序是基于FASTFP开发的RFP准线性Fokker-Planck程序，该程序适用于各种辅助加热和电流驱动的动力学计算.利用开发的编码对低杂波在托卡马克等离子体中的吸收和驱动效率进行了Fokker-Planck计算，考查了环形托卡马克装置的纵横比对波功率沉积和电流驱动效率产生的作用.研究表明，俘获电子效应对低杂波电流驱动的影响与波驱动的功率谱结构有关.俘获电子的平行速度较低，优化的功率谱可以在共振的电子数和俘获电子之间取得折中.俘获电子效应可以使低杂波电流驱动效率减小30%. 关键词： Fokker-Planck方程 俘获电子效应 低杂波电流驱动     

发射波功率密度对电子回旋波电流驱动的影响

采用高斯光束的研究方法,结合Fokker-Planck方程,在堆级等离子体条件下模拟了发射波功率密度的改变对电子回旋波功率沉积以及电流驱动的影响。结果表明,高功率密度的波束会拓宽功率沉积剖面,使功率沉积的位置略有外移,电流驱动效率略有降低。     

低混杂波高N‖分量对EAST等离子体电流驱动的影响

EAST等离子体高约束模运行条件下,在等离子体边缘区域观测到明显的等离子体电流带.在EAST托卡马克装置非圆截面平衡位形下,使用射线追踪方法研究低混杂波高平行折射率N_‖分量对电流驱动的影响.结果表明：当-8≤N_‖≤-6时,平行折射率分量能够在小半径（0.7 < r/a < 1）区域驱动kA量级的等离子体电流.对于具有台基区、等离子体边缘温度更高的电子温度剖面,驱动电流的位置r/a>0.9.低混杂波朗道阻尼的理论分析与数值模拟结果一致.另外,高N_‖低混杂波在等离子体边缘的功率沉积和电流驱动与电子温度分布和发射谱分布相关.     

旋转磁场对凝固组织形成的影响

研究了旋转磁场作用下Pb-45%Sn亚共晶合金的凝固组织.实验发现,旋转磁场的频率恒定时,凝固组织的晶粒尺寸随着磁场强度的增强而线性减小,同时,初生相的生长形态从枝晶转变为椭球状.X射线测试结果表明,初生相Pb发生了点阵膨胀,并且晶格常数随着磁场强度的增强先变大后减小,磁场强度在此存在一个临界值.能谱分析显示,随着磁场强度的增强,初生相Pb内Sn的含量逐渐降低.根据电磁场理论和扩散定律,对上述现象进行了理论分析,揭示出旋转磁场引起了液相强烈流动,加快了溶质原子的扩散以及对熔体的加热效应,导致了形核率的提高和长大速度的降低. 关键词： 旋转磁场 液相流动 晶格常数 溶质分配     

电子温度对HL－1托卡马克低杂波电流驱动的影响

本文利用较简单的计算模型计算低杂波沿射线轨迹的能量沉积和电流分布。结果表明，当等离子体中心电于温度不太高（Ｔｅ＜１ｋｅＶ）时，边缘冷等离子体区电子－离子碰撞吸收的能量占相当大的比例，因此电流驱动效率较低。提高中心和边缘电子温度，将较大幅度地增加低杂波电流驱动效率，从而可解释为什么在小托卡马克中低杂波电流驱动效率比在大、中型托卡马克中小得多。     

The effect of toroidal field on the rotating magnetic field current drive in rotamak plasmas

A rotamak is one kind of compact spherically shaped magnetic-confinement device. In a rotamak the plasma current is driven by means of rotating magnetic field （RMF）. The driven current can reverse the original equilibrium field and generate a field-reversed-configuration. In a conventional rotamak, a toroidal field （TF） is not necessary for the RMF to drive plasma current, but it was found that the present of an additional TF can influence the RMF current drive. In this paper the effect of TF on the RMF current drive in a rotamak are investigated in some detail. The experimental results show that addition of TF increases the RMF driven current greatly and enhances the RMF penetration dramatically. Without TF, the RMF can only penetrate into plasma in the edge region. When a TF is added, the RMF can reach almost the whole plasma region. This is an optimal strength of toroidal magnetic field for getting maximum plasma current when Bv and radio frequency generator power are fixed. Besides driving current, the RMF generates high harmonic fields in rotamak plasma. The effect of TF on the harmonic field spectra are also reported.[第一段]     

Effect of pulse magnetic field stimulation on calcium channel current

This study aimed to investigate the effect of low frequency and high amplitude pulse magnetic field (PMF) on Calcium ion channel current of cells. Measurements were done on the Human Embryonic Kidney 293 cells (HEK 293), which have only Calcium ion channels functioning. The whole cell current was measured by patch clamp method, with the clamped voltage ramping from −90 mV to +50 mV across the cell membrane. A PMF was generated by a 400-turn coil connected to a pulse current generator. The frequency of the pulse was 7 Hz, the width of the pulse was 3 ms, and the amplitude of the pulse, or the flux density, was ranging from 6 to 25 mT. The results showed that the profile of the whole cell Calcium channel current could be modified by the PMF. With the PMF applied, the phase shifting occurred: the onset of the channel opening took place several mili-seconds earlier than that without the PWF and correspondingly, the whole cell current reached its maximum earlier, and the current returned back to zero earlier as well. When the PWF was stopped, these effects persisted for a period of time, and then the current profile “recovered” to its original appearance. The decrease of the onset time and peak current time could be due to the local electric potential induced by the PWF and the direct interaction between PMF and ion channels/ions. The exact mechanisms of the observed effects of PMF on the cell are still unknown and need to be further studied.     

Nano-sized local magnetic field induced by circular motion of ions and molecules in a nanotorus under gigahertz rotating electric fields

Recently, we reported molecular dynamics simulations of stable cyclotron motions of ions and water molecules in a carbon nanotorus, induced by different rotating electric fields (EFs). This study is devoted to the calculation and characterisation of the magnetic field (MF) induced by these cyclotron motions. Results show that carbon nanotorus containing ions or water molecules acts as an EF-to-MF transducer. Components of the instantaneous induced MF show large-scale oscillations superimposed by strong fluctuations arising respectively from overall circular motion and random collisions of moving species. Analysis of the space-dependencies of the induced MF components shows that the induced MF is maximum at the centre of the nanotorus. The MF induced by cyclotron motion of ions follows the orders B(Ca²⁺)?>?B(Na⁺)?≈?B(K⁺) at E?=?1.0?V/nm and B(E?=?1.0?V/nm)?>?B(E?=?0.5?V/nm)?>?B(E?=?0.1?V/nm). The time-averaged induced MF of the cyclotron motion of 81 water molecules is almost 10² times stronger than that of ions. The induced MF strength is decreased with increasing distance from nanotorus and decays effectively at about 17.3–18.1 and 15.9–18.2?nm along the z-axis of the nanotorus for ions and water molecules, respectively. The magnitude of the MF induced by cyclotron motions of water molecules and ions, respectively, decreases and increases in the nanotorus with freed carbon atoms.     

基于通用运动控制器的磁场点测台控制系统

磁场点测台是加速器领域测量磁铁和波荡器等磁元件的主要设备之一, 其需要在快速精确的控制系统支持下工作。中国工程物理研究院应用电子学研究所近期搭建了一套磁场点测台, 并基于通用运动控制器(UMAC), 设计开发了该磁场点测台的控制系统。系统采用了上位机工控机和下位机UMAC两级计算机控制的层级结构, 可以充分发挥其各自优势: 下位机UMAC可以快速、精确地控制电机动作, 因此下位机程序负责控制六轴运动平台以go-stop模式运动; 上位机工控机数据处理和存储能力强, 因此上位机人机交互界面负责收集、记录和显示磁场数据, 并负责设定磁场测量参数和监控运行状态。两级计算机动作的同时性通过触发信号来保证。     

纵磁结构真空灭弧室电磁场及电弧运动特性

为了了解纵向磁场下的电弧运动过程,建立了真空灭弧室的3维仿真模型。采用PIC模拟方法对12 kV灭弧室内的电磁场、电弧运动特性进行计算仿真。通过改变触头间距、屏蔽罩尺寸和触头开槽宽度,研究了灭弧室内的电场、磁场分布;对不同触头间距下随时间变化的电弧运动过程和触头表面的电弧分布情况进行了模拟计算。计算结果表明:在真空灭弧室中适当设置屏蔽罩,可有效改善灭弧室内的电场分布;触头铜基上的开槽宽度对磁场会产生影响,宽度越大,磁场强度越大。     

纵磁结构真空灭弧室电磁场及电弧运动特性

为了了解纵向磁场下的电弧运动过程,建立了真空灭弧室的3维仿真模型。采用PIC模拟方法对12 kV灭弧室内的电磁场、电弧运动特性进行计算仿真。通过改变触头间距、屏蔽罩尺寸和触头开槽宽度,研究了灭弧室内的电场、磁场分布;对不同触头间距下随时间变化的电弧运动过程和触头表面的电弧分布情况进行了模拟计算。计算结果表明：在真空灭弧室中适当设置屏蔽罩,可有效改善灭弧室内的电场分布;触头铜基上的开槽宽度对磁场会产生影响,宽度越大,磁场强度越大。     

A field-sensitivity analysis of the relativistic motion of a single electron submitted to a perpendicular magnetic field

Sensitivity of the velocity of a single electron, in the relativistic case, to a perpendicular magnetic field is evaluated by defining a parameter which becomes useful in a number of cases related to dynamical systems. In particular, the ultrarelativistic case is examined.     

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在考虑到捕获电子效应的情况下,对求解二维Fokker-Planck方程的编程进行了反弹平均的修改,使用了交替方向隐式法来求解方程。分析和计算了在不同扩散系数和不同共振区间的情况下,捕获电子效应对驱动电流的影响。结果显示：随着逆纵横比的增加驱动电流密度有明显的下降,在磁轴附近捕获电子效应对电流驱动影响很小;提高波功率并不能很好的改善捕获电子效应对电流驱动的影响;右移共振区间提高共振电子的速度,也不能很好的改善捕获电子效应对电流驱动的影响。所得结果与理论分析基本一致。     

EAST低杂波电流驱动的数值模拟

应用改进后的低杂波电流驱动程序对EAST进行了低杂波电流驱动的数值模拟。通过模拟发现,波注入位置、功率谱、等离子体温度和密度对低杂波的功率沉积和电流驱动剖面分布有很大影响。通过选取合适的低杂波功率谱、等离子体温度和密度,可以实现对其功率沉积和电流驱动剖面分布的控制。     

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应用改进后的低杂波电流驱动程序对EAST进行了低杂波电流驱动的数值模拟。通过模拟发现,波注入位置、功率谱、等离子体温度和密度对低杂波的功率沉积和电流驱动剖面分布有很大影响。通过选取合适的低杂波功率谱、等离子体温度和密度,可以实现对其功率沉积和电流驱动剖面分布的控制。