HL-2M等离子体对共振磁扰动线圈电流相位响应的模拟

在HL-2M托卡马克平衡位形(Ip=1.0MA,βN=1.62,q95=4.01)下,使用环形单流体程序MARS-F研究了等离子体对共振磁扰动(RMP)线圈电流相位差的响应.在最优相位差时,扰动磁场显著地改变边界层磁场的拓扑,形成明显的磁岛链,增加了等离子体在边界层的输运,降低了压强梯度,减小了对ELM的驱动.模拟结果...     

HL—1M等离子体的复合锯齿振荡

用软X射线二极管阵列可以很容易地探测到在等离子体内部形成的软X射线辐射扰动的锯齿振荡波形,根据观测到的锯齿振荡的某些特征可以定性地确定等离子体芯部的磁场位形。在托卡马克等离子体加热过程中,电子加热和电流穿透使得电流分布不断峰化、中心磁轴附近的安全因子下降,当中心安全因子q(0)＜1时在q=1磁面附近形成磁岛,磁岛的增长和重联构成了一个完整的锯齿振荡波形。由于电流分布的峰化而形成的振荡被称为单锯齿振荡,振荡的周期和幅度具有单一的特性,尽管它们会随着放电条件的改变而变化,但振荡的单一性保持不变,破裂位于中心磁轴位置。在特定的条件下,当等离子体电流变成中空分布而且在等离子体内部出现两个q=1磁面时,复合锯齿取代常规的单锯齿,它们或者有规则地连续出现,或者间或地出现在单锯齿之间,这取决于中空电流分布的维持程度。我们在HL－1M装置上通过测量软X坶辐射扰动观测到等离子体的复合锯齿振荡。本文叙述的就是在离轴电子回旋共振加热期间所观测到的复合锯齿振荡及其产生的条件,并对锯齿产生的可能的机制作了定性的描述。     

EAST共振磁扰动线圈电源响应延迟分析及优化

为了提高EAST装置中共振磁扰动(RMP)线圈电源的输出电压、电流响应速度和输出特性,对共振磁扰动线圈电源的响应时间延迟进行了分析和优化处理。详细分析了对称规则采样和单极性倍频PWM调制过程所产生的时间延迟,针对该部分时间延迟提出了多次采样延时数据更新方法,对逆变电源控制器进行优化和改进。实验结果表明,采用该方法后电源输出响应时间延迟从206μs减小为70μs,可以满足EAST实验的需求。     

NSTX装置RWMEF线圈产生的随机磁扰动的模拟研究

3维的场线积分编码TRIP3D被修改后用于模拟低纵横比托卡马克NSTX装置上的电阻壁模拟误差场（RWMEF）线圈产生的随机磁扰动，两匝的RWMEF线圈可产生环向模数为n=1或者n=3的随机场。研究表明在相同的线圈电流下，模式n=3的随机场比n=1大，在不同的RWMEF电流及其环向模式下，分别模拟了具有下单零和双零偏滤器放电的随机磁扰动。2kA的RWMEF线圈电流可产生足够强的随机场和较大的边缘等离子体扰动，     

等离子体对共振磁扰动的流体和动理学响应的模拟研究

本文利用MARS-F/K程序和解析方法,模拟研究了‘类-DEMO’平衡下等离子体对共振磁扰动的流体响应和动理学响应.研究发现,当新的有理面经过等离子体边缘台基区时,最外层有理面处总径向扰动场b₍res(tot))¹和等离子体边界X点附近扰动位移ξX两个优化参数在特定的q₉₅(95%归一化极向磁通量处的安全因子)窗口出现峰值,峰值的个数y与环向模数n呈正相关,即y≈n?q₉₅(?q₉₅=3.5).上下两组线圈电流相位差的最优/差值与q₉₅之间满足线性依赖关系,可用线性函数进行拟合.线圈电流幅值的优化不改变电流相位差的最优值,但可以增大优化参数ξX.线圈电流幅值的最优值依赖于环向模数n.包含背景粒子和高能粒子动理学效应的结果表明,对于低β(等离子体比压值)等离子体,动理学响应与流体响应保持一致,与有无强平行声波阻尼无关;而对于高β等离子体,在流体响应模型中需要考虑动理学效应的修正作用.考虑强平行声波阻尼(κ_∥=1.5)的流体响应模型能够很...     

锯齿振荡的湍流模型数值模拟

用Dubois & Samain与Lichtenberg等人提出的解释托卡马克中锯齿振荡的湍流模型,通过求解耦合了锯齿触发条件的一维输运方程,模拟了欧姆加热情形T-10托卡马克中锯齿振荡行为,同时对得到的数值结果作了分析.与采用磁重联模型模拟得到的结果比较表明,采用湍流模型得到的数值结果与实验符合较好,而用磁重联模型则难以得到满意的结果.     

托卡马克装置中等离子体环向旋转对三维响应场的影响

本文利用MARS-F程序,数值研究了HL-2M托卡马克装置高比压等离子体中,环向旋转对外加共振磁扰动场的响应特性的影响.研究发现,等离子体响应显著改变共振磁扰动的谱分布,并影响等离子体内部共振磁扰动场与共振磁扰动线圈电流相位差的依赖关系,从而改变有理面处径向扰动场的幅值.当边界旋转频率较小时,在最外有理面处,等离子体响应对外加共振磁扰动场有明显的放大效应.通常,边缘局域模的控制效果依赖于最外有理面处共振磁扰动场的幅度,因此可通过控制旋转剖面实现对共振磁扰动场的调控,进而优化边缘局域模的控制方案.     

TEXTOR托卡马克等离子体的磁流体动力学振荡特性

根据实验数据系统地描述欧姆放电情况下的ＴＥＸＴＯＲ托卡马克等离子体的磁流休动力学（ＭＨＤ）振荡（Ｍｉｒｎｏｖ振荡）特性，主要包括：ＭＨＤ振荡的主要模式及各模振荡的相关性；ＭＨＤ振荡的传播方向；m=2/n=1模的电子温度、密度和密度涨落强度等各量振荡之间的相关特性。 关键词：     

EAST װ�ù�������������������Ϊ�о�

利用多阵列高时空分辨的软X射线阵列成像系统对EAST芯部固有杂质驱动的蛇形振荡进行时间动态演化和空间结构反演研究,研究了实验上发现的两种时空行为明显不同的两类蛇形振荡,一类具有字母V或W形状的动态频谱,空间上为理想近圆状热芯结构;另外一类蛇形振荡和锯齿崩塌共存,振荡的频谱呈现手掌状,空间上为很大的电阻性月牙形磁岛结构。结果表明,锯齿共存的蛇形振荡的饱和径向扰动位移通常比无锯齿的蛇形振荡大,并且会触发边界的新经典撕裂模。     

EAST 装置固有杂质驱动蛇形振荡行为研究

利用多阵列高时空分辨的软X 射线阵列成像系统对EAST 芯部固有杂质驱动的蛇形振荡进行时间动态演化和空间结构反演研究,研究了实验上发现的两种时空行为明显不同的两类蛇形振荡,一类具有字母V 或W形状的动态频谱,空间上为理想近圆状热芯结构;另外一类蛇形振荡和锯齿崩塌共存,振荡的频谱呈现手掌状,空间上为很大的电阻性月牙形磁岛结构。结果表明,锯齿共存的蛇形振荡的饱和径向扰动位移通常比无锯齿的蛇形振荡大,并且会触发边界的新经典撕裂模。     

内破裂不稳定性及其数值模拟

用磁重联模型与Ｊａｈｎｓ等人提出的锯齿触发条件模拟托卡马克的锯齿振荡现象,对Ｔ－１０托卡马克上的一特定放电,将数值结果与实验作了比较。结果发现,在反转半径外的振幅太大,并且在破裂之前温度剖面太平坦,而中心温度较低。这一结果与重联模型中要求中心安全因子接近１有关。     

HT-7装置软X射线诊断系统及锯齿行为研究

利用HT-7装置上建立的多阵列软X射线诊断系统对等离子体放电中的锯齿不稳定性进行研究,发现锯齿的出现及其行为特点与等离子体电子密度N_e、电子温度T_e、边界安全因子q_α、壁条件等放电参数有密切关系。在低杂波电流驱动等离子体放电条件下,观察到m/n=1/1的中间模振荡出现在锯齿的上升阶段,并迅速发展、饱和、衰减,在锯齿塌陷或先兆振荡出现以前消失。分析和讨论了欧姆加热条件下和低杂波加热条件下的锯齿行为。     

锯齿型振荡之谜

磁约束等离子体的一个共同特征是经常出现各种类型的不稳定性,其一般表现是:扰动先以指数规律随时间增长,然后趋向饱和或导致急剧的破坏.但是,使人十分惊异的是,1973年在美国的ST托卡马克中发现了软X射线辐射呈现弛豫振荡的形式.至今,在所有的托卡马克中均发现了这种振荡:等离子体的各种物理性质(特别是温度和密度)随时间的变化表现为锯齿型振荡.在等离子体中心区,温度先以较慢的速率爬升,然后以一个短得多的时间尺度(典型的为100μs量级)突然下降(“崩溃”).这个过程多次重复出现,形成锯齿型振荡的波形.这种现象不能简单地用通常的不稳定…     

电子回旋共振加热情形锯齿振荡的数值分析

采用磁重联模型与湍流模型,通过求解耦合了锯齿触发条件的一维输运方程,模拟了电子回旋共振加热(ECRH)情形下T-10托卡马克中锯齿振荡.其中之一是近轴的ECRH,另一个是远轴的ECRH,数值结果与实验的比较表明用湍流模型得到了较好的预测结果,相反,由于重联模型的一些基本缺陷,不可能由重联模型得到满意的结果. 关键词： 锯齿振荡 磁重联模型 湍流模型 电子回旋共振加热     

线性与周期扰动对BZ反应动力学行为的影响

实验测定BZ反应在其化学计量系数μ取定值1时,其动力学行为表现为单周期振荡态.理论研究了BZ反应加入线性与周期扰动后,系统动力学行为的变化.结果表明,加入线性扰动时,调节扰动参量可以拓宽系统的不稳定区域,在该区域内系统均呈现单周期振荡态;加入周期扰动时,调节扰动幅度可以使系统的演化模式由单周期振荡态转变为2np倍周期振荡态以及混沌态,系统由倍周期振荡进入混沌.这些理论研究结果也被数值模拟研究所证实.     

全超导托卡马克装置(EAST)的技术诊断系统

全超导托卡马克(Tokamak)装置EAST是国家“九五”大科学工程。技术诊断是超导托卡马克装置的重要子系统,主要负责装置主机部件的温度、线圈电阻等的测量以及超导线圈失超信号探测。简要介绍EAST技术诊断系统的设计及试验结果。     

全超导托卡马克极向场超导线圈的失超检测

EAST装置做为全超导托卡马克装置,其纵场和极向场线圈全部由超导磁体组成,所以进行安全,准确,有效的超导线圈的失超保护是装置安全运行的首要环节.由于等离子体电流的建立必须由极向场线圈系统提供极快速的磁通变化,随之产生较高的交流损耗使得极向场线圈很容易发生失超.如何对快速交变脉冲磁场下的超导线圈进行有效的失超检测,这在世界上也无先例可循.EAST装置的失超检测系统经过几十轮单饼超导线圈实验及多轮装置正式放电实验后逐步建立和完善起来,并已通过工程验收满足了装置实验运行要求.本文主要介绍了EAST装置失超检测系统的基本结构和检测原理,重点阐述了极向场超导磁体失超检测的设计方法及实验结果。     

CT-6B托卡马克装置反常电子热导测量

在CT-6B托卡马克装置上,使用软X射线探测器阵列,测量了磁流体内破裂引起的温度锯齿扰动。经对扰动信号的幅度、周期、相位等分析,计算出不同半径处的平均电子热导系数。实验结果比新经典理论值大一个数量级,证明了CT-6B装置等离子体电子热导的反常性。实验表明,磁流体扰动明显加速能量输运,电子热导随扰动幅度增加而增加。 关键词：     

EAST超导托卡马克装置真空室壁处理的研究

壁处理技术被广泛应用于托卡马克装置上,以降低装置本底杂质水平,改善器壁的再循环.自2008年起,EAST面向等离子体的第一壁采用全碳材料,由于特殊的石墨晶体多孔结构,具有高放气率以及对H₂O,H₂等杂质气体的高吸附性,从而使等离子体放电前期的装置真空室壁处理尤为关键.本文介绍了EAST装置真空室壁处理的实验系统,并研究了装置烘烤与不同工作气体及工作参数下的直流辉光放电清洗对杂质粒子的清除效果.实验结果表明:EAST装置真空室在经过长时问的前期壁处理后,显著地降低了真空室内壁的出气率与本底杂质浓度,这对随后进行的等离子体放电实验非常有必要.     

HL-2A 共振磁扰动线圈电源的方案设计与仿真

介绍了共振磁扰动(RMP)电源的电路拓扑结构,基本元器件的选取,初步控制方案以及电路相关的计算与仿真。RMP 线圈将由最大4kA 的直流电流或者最大频率1kHz 最大4kA 的交流正弦电流供电。通过选择合理的电源结构和控制方式,以实现响应速度快和电流纹波小的要求,并使RMP 线圈电源满足ELM 控制的需求,尽量降低对等离子体控制的不利影响。