小环径比锐边界等离子体的扭曲模不稳定性

本文研究了小环径比锐边界等离子体的扭曲模不稳定性,计算结果表明:外导体壳有一定的稳定作用,无论外导体壳存在与否,环状模数n为1的临界β值均为最小,即为最危险的扰动模式,随着环径比例数ε的增大,临界β值开始时增大,在ε=0.7时达到极大值。ε>0.6时高β极限与低β极限下的临界β值几乎相等。 关键词：     

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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。     

椭圆截面等离子体柱的扭曲不稳定性

本文处理了锐边界椭圆截面等离子体柱的扭曲不稳定性,给出了用椭圆特征函数表示的色散关系的一般形式,对单模和两模扰动,给出了精确到椭圆率ε二级的结果。在任意椭圆率下进行了数值计算。结果表明,模数之间的耦合起解稳作用。当椭圆率增大时,稳定性所需的q_Σ值迅速增加,在无导体壳和a/b>2时,近似地有q_Σ-1∝(a/b)²。对于有限长度的系统,波长等于系统长度的扰动是最危险的。在小椭圆率情况下,对此种扰动而言,当系统的长度缩短(相应于环径比减小)时,对应的系统稳定性q_Σ值仅稍为增大一点。导体壳有一定的稳定作用。但当变形足够大时,扰动的有限波长和导体壳的存在对系统稳定性q_Σ值几乎没有多少影响。     

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。     

CT-6装置上铜壳电流的测量

在托卡马克装置中,导体壳的设置对放电时产生的等离子体起反馈平衡作用。理想导体壳产生的垂直磁场为 其中,Ⅰ为等离子体环电流;R为大半径:α为小半径;β_θ=8πP/Bθα;6为壳半径。 在非理想导体壳(如铜壳、铝壳)情况下,所产生的磁场相对减小。CT-6托卡马克(见图1)的实验中,证实了这种平衡作用的存在。放电时,一旦等离子体产生,铜壳感生电流     

环形等离子体平衡时维持场电流的计算

本文介绍一个计算轴对称任意截面环形等离子体平衡问题的方法。先选定等离子体边界和环电流分布,用有限元方法解平衡方程的边值问题。借助于虚壳原理,得到用平衡方程解表示的能够产生平衡时所需要的维持场的虚壳电流。计算虚壳电流在等离子体区的维持场,以它为根据,采用积分方程开拓,求等离子体区外某位形上的维持场电流分布。解决这个问题的主要困难是当磁场向外开拓时遇到了不适定问题。我们用奇异值分解方法解不适定的Fredholm第一类积分方程。这个方法能容易地找到稳定解,对解决这个平衡问题是简单有效的。我们以七种等离子体截面形状,三种电流分布为具体模型,在三种维持场电流分布位形上给出了维持场电流分布。还给出了维持场形态,维持场总电流与等离子体总电流的比较,并简单讨论了维持场对等离子体整体稳定性的影响。 关键词：     

托卡马克理想导体壁与磁流体不稳定性

为了探索等离子体磁流体力学(MHD)不稳定性的导体壁效应以及壁设计思想,研究了基于HL-2A托卡马克偏滤器位形的、自由边界和多种形式的理想导体壁条件下的等离子体MHD不稳定性与装置MHD运行β极限.在稳定性计算中,考虑的是n=1扭曲模,该模对托卡马克等离子体MHD不稳定性有决定性的影响.研究着眼于验证多种形状导体壁抑制内、外扭曲模的有效性,观察运行β极限的变化,并讨论分析相关物理.研究发现在离等离子体适当距离处放置一个理想导体壁,可有效抑制外扭曲模.在壁与等离子体表面的平均距离相同、且足够小的条件下,圆截面壁并不一定是最佳选择,设置一个经过优化的多边形导体壁能更有效地抑制MHD不稳定性,它使本装置的理想MHD运行β极限β_N提高到2.73,比自由边界条件下(即假设壁设置在无穷远处的)装置的运行β极限值(～2.56)提高了约6.5%.这暗示需要根据有拉长、有变形的等离子体的极向截面形状,优化制作一个离等离子体表面平均距离尽可能近的多边形导体壁,才能取得抑制外扭曲模、提高β极限的最佳效果.     

非圆截面托卡马克轴对称模的反馈稳定

通过直接解真空区扰动磁面的边值问题,本文解析地研究了非闭合导壳对托卡马克中轴对称MHD模的反馈稳定性。我们取等离子体截面为椭圆,反馈系统由导壳和主动反馈线圈构成。结果表明,两块放在等离子体上下的导体块有很强的稳定作用;电阻壳可用以抑制高频模式,主动反馈线圈可用以稳定低频模式。 关键词：     

小环径比托卡马克系统中的竖直位移不稳定性

研究在小环径比托卡马克系统中的竖直位移不稳定性，探讨了椭圆拉长与装置的环径比，磁面位形三角形变的关系，计算得出，在小环径比条件下，允许等离子体位形有较大的椭圆拉长，同时发，现，当环径比Ａ≤√２时，允许的椭圆拉长反面减小，对于给定的磁面函数，我们还推导出环径比和三角形变有一定的制约关系。     

环流器等离子体压强分布关于理想磁流体气球模的最佳化

大家知道,环流器等离子体关于气球模的稳定性条件对等离子体比压值给出了最严厉的限制,对圆戳面环流器,典型的按体积平均比压值仅为(1—2)％,远低于反应堆的设计要求。许多人已对提高这一临界比压值的各种可能性进行过讨论,最近的研究指出,动力效应对于气球模不稳定性的阈值影响甚微,不过可使不稳定性的增长率降低很多。可是,我们曾发现,可以存在比压值很高的平衡位形,它们对于局部Mercier模是稳定的。这类平衡位形的特点是其q-剖面由等离子体中心向边缘下降。本文目的为验证这类位形相对于最危险的磁流体模式,即气球模的稳定性。     

平衡电流位形对电阻壁模稳定性影响的数值模拟

数值研究平衡电流位形对电阻壁模式稳定性的影响.研究发现,对于不同的电流位形,当等离子体边缘处安全因子一定时,最不稳定的电阻壁模的环向模数和极向模数相同.在同一壁位置下,非均匀电流位形驱动的电阻壁模的线性增长率比均匀电流位驱动的电阻壁模的线性增长率大.等离子体速度流在不同的初始电流位形下对电阻壁模稳定性的影响不同.由于磁力线在壁上的挤压,经过线性演化后,电阻壁模进入非线性演化并达到饱和状态,非均匀电流位形下的扰动磁能比均匀电流位形下的扰动磁能饱和度低.     

HL-1装置等离子体特性的初步研究

HL-1装置在环向磁场2.3T下运行,获得135kA平衡稳定等离子体,平顶时间160ms。实验表明,环向磁场杂散分量约为纵场的万分之一,导体壳和平衡场基本上能保证等离子体的平衡。观察到的电子温度约500eV,平均电子密度2.8×10~(13)cm~(-3),能量约束时间10ms,有效电荷数小于3,最低稳定运行安全因子2.5,最长放电持续时间1040ms。在对MHD稳定性进行观察的基础上,确定了稳定运行区域;极限密度服从Murakami定标律。     

碳离子碰撞引起的金L壳层X射线产生截面的实验研究 （原子分子会议文稿）

实验测量了20-50MeV的C离子和Au原子碰撞中Au产生的L 壳层X射线,研究了Au的L各支壳层产生截面的比值σ（Ll）/σ(Lα) 、σ（Lβ）/σ(Lα)、σ（Lγ）/σ(Lα)和总截面的比值σ（Ltotal）/σ(Lα)并将其绘制成与入射离子能量的关系图。利用L壳层的辐射跃迁几率,Croster-Kroning跃迁率和L亚壳层的荧光产额将平面波波恩近似（PWBA）和ECSSR理论计算的电离截面转换为L层X射线产生截面,并与实验结果相比较,结果表明σ（Ll）/σ(Lα) 、σ（Lγ）/σ(Lα)和总截面的比值σ（Ltotal）/σ(Lα)与ECSSR理论预测结果吻合得比较好,σ（Lβ）/σ(Lα)比两种理论预测的值偏小。     

环形轴对称系统准椭圆截面等离子体平衡的外部解

本文应用两类Wanaerin变换得到一类重要平衡位形——准椭圆截面(包括偏椭圆,长椭圆、泪滴形、戒指形等常见重要位形)外部解。此解不受小倒环径比的限制。在接近等离子体的真空区域取得简单的近似解。 关键词：     

圆柱形紧凑环的倾倒型不稳定性

“紧凑环”是内部有环向场和极向场,而外部只有极向场的能量极小化的等离子体位形。本文分析了圆柱形“紧凑环”的无力平衡和稳定性,发现当等离子体柱长度与半径的比值L/R大于1.67时,轴对称的平衡态就会不稳定而发生倾倒。     

CFETR PF导体设计及稳定性分析

中国聚变工程试验堆(CFETR)是一种新型的超导托卡马克装置,极向场线圈(PF)在控制等离子体位行中起着关键作用. CFETR PF线圈导体由Nb₃Sn CICC和NbTi CICC导体组成.为了确保PF线圈的稳定运行,本文采用1-D Gandalf对不同机械扰动和电磁扰动下PF导体的稳定性裕度,最小失超能量及温度裕度的进行了分析.分析结果表明CFETR PF导体目前的设计能够充分满足安全裕度的要求.     

欧姆放电在HL-2A装置单零偏滤器位形下的安全因子计算

安全因子剖面是表征等离子体放电位形特性的最重要的参数之一。对孔栏位形，常常采用直圆柱近似进行计算分析，安全因子剖面可以写成q（r）=5r^2BT/RIp式中，r为等离子体环的平均小半径，尺为环的大半径（长度的单位为m），Bt为环向磁场（单位为T），Ip为等离子体环向总电流（单位为MA）。考虑环形效应和截面变形，一个有用的公式为     

快加热环流器等离子体的位形演变

本文讨论了环流器等离子体在快加热过程中位形演变的近似描述问题。对两类重要的通量守恒演变系列,即绝热压缩和非压缩快加热,具体计算了平衡解。假定等离子体截面形状有任意的小变形,但初态位形只有一个椭圆磁轴,所用近似方法基于对反环径比展开。结果表明,这一方法可以成功地描述绝热压缩演变系列;对非压缩快加热,在磁轴位移不很大时,所得结果与严格的二维通量守恒解是相符的。 关键词：     

环电流器的局部稳定条件及多极场的影响

本文分析了任意截面环电流器(托克马克)的局部稳定条件,得到了一个一般的近似判据β<2c|η|ψ_c,η为纵磁阱。由此我们讨论了多极场对等离子体磁阱和剪切的影响。指出,对于椭圆截面环电流器,引入小的三角场及八极场是改善稳定性的强有力手段。     

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欧姆驱动条件下,托卡马克等离子体中的电流由欧姆驱动电流和等离子体内部的自恰电流构成。在简单的Spitzer电阻率模型下,欧姆驱动的环向电流密度剖面,主要由每一时刻的电子温度剖面和有效电荷数Zeff的剖面决定。讨论并给出了确定了平衡位形的基本方程,在大环径比近似下,给出了存在锯齿振荡条件下的环向电流剖面和小的非圆变形的平衡解。