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     

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     

HL－1托卡马克杂质注入实验及杂质输运特性的研究

本文给出了ＨＬ－１托卡马克在通常欧姆放电和偏压诱发Ｈ模放电条件下，脉冲注入杂质气体的实验结果以及对杂质在通常欧姆等离子体和偏压诱发Ｈ模等离子体中的输运研究结果。实验结果表明，在ＨＬ－１上偏压诱发Ｈ模等离子体中对杂质的约束性能明显优于在通常欧姆等离子体中对杂质的约束性能。杂质输运的数值模拟结果说明，无论在通常欧姆等离子体中，还是在偏压诱发Ｈ模等离子体中，杂质的输运系数都比新经典理论预计的要大得多，输运是反常的。在偏压诱发的Ｈ模等离子体中引入杂质输运“位阱”概念，能够对杂质离子约束时间长的实验现象进行很好的描述。合理地解释了在偏压杂质注入实验中杂质辐射上升时间长、衰减慢的现象。     

离子温度梯度模湍流的带状流最小自由度模型

在离子温度梯度模(ITG)湍流背景中,通过最小自由度模型中模耦合方式产生带状流,对此模型做了动力学稳定性分析及数值求解.并在此基础上初步探讨了湍流中漂移波与带状流的能量转移,以及雷诺协强与带状流的关系. 关键词： 等离子体 离子温度梯度模 湍流 带状流     

中国首台准环对称仿星器中离子温度梯度模的模拟研究

中国首台准环对称仿星器(CFQS)是目前世界上唯一在建的准环对称仿星器.本文利用回旋弗拉索夫代码GKV开展了CFQS中离子温度梯度模(ITG)的模拟研究.在静电绝热条件下,模拟的结果给出了CFQS中纯的ITG与密度梯度和温度梯度间的依赖关系. ITG的激发存在温度梯度阈值,此温度梯度阈值受到密度梯度的影响. ITG的增长率不仅与密度梯度的绝对值相关,还取决于密度梯度的正负,负密度梯度对ITG具有强的抑制作用.非绝热的模拟结果表明,捕获电子对ITG具有去稳作用,电子温度梯度也对ITG具有去稳作用.当考虑电磁条件时,有限的等离子体比压会抑制ITG,导致ITG向阿尔芬离子温度梯度模/动理学气球模(AITG/KBM)的转化.当密度和温度梯度都较大时, KBM的最大增长率与密度梯度和温度梯度近似成线性关系.     

磁场剪切对离子温度梯度模带状流产生的影响

对离子温度梯度模湍流非线性流体方程进行了解耦处理,得到包含磁场剪切效应的带状流与漂移波相互作用的非线性动力学方程.采用调制不稳定性的四波相互作用模型,研究了磁场剪切对带状流产生的影响.研究表明,在k_//值较小的范围内,当|k_//|增加时,带状流的增长率也呈增加的趋势. 关键词： 托卡马克等离子体 离子温度梯度模湍流 带状流 磁场剪切     

基于电阻性交换模湍流的环带流动力学

基于电阻性交换模湍流研究了托卡马克等离子体中的环带流激发动力学.利用低自由度近似 对电阻性交换模湍流 环带流系统做了解析和数值求解.结果表明，在足够强的压力梯度（ 驱动力）情况下，电阻性交换模湍流将激励出大尺度环带流或振荡型环带流. 关键词： 等离子体 电阻性交换模湍流 环带流     

辐射量热计在HT-6BTokamak上的测量

一、引言 在现行的托卡马克实验中,辐射损失和中性粒子损失是高温等离子体能量损失的主要通道之一。为了更好地了解托卡马克等离子体中能量平衡、辐射损失以及这些损失随等离子体参数的变化;了解等离子体中杂质含量和杂质输运以及等离子体与器壁的相互作用,辐射能量损失的时间特性、空间分布的测量显得很有必要。为     

托卡马克等离子体的快波模转换和吸收

本文对托卡马克位形,用动力理论研究了非均匀热等离子体的ICRF快波模转换及有关的阻尼机制。结果表明,对于多种离子成分的等离子体,在离子-离子混杂共振层和二次谐波回旋共振层附近,存在快波和离子伯恩斯坦波(IBW)之间的模转换;模转换层附近的色散关系与k_(?),离子种类浓度以及等离子体密度有明显的相关性。适当选择这些参数可大大改善快波能量的吸收和吸收的局域性。而在一种离子成分的等离子体中、无模转换过程发生。     

HL-2A上NBI加热H模实验的集成模拟分析

托卡马克等离子体物理过程时空尺度跨度大,不同空间区域(如芯部、台基区、刮削层、靶板区)的主要物理过程不同,因此需要采用系统集成方法开展全域多时空尺度物理问题分析.为了更加深入地研究托卡马克等离子体放电实验的稳态运行及爬升期间的输运与约束过程,通常采用多种物理程序开展集成模拟研究,对放电实验结果进行集成模拟对照,相互验证并进一步开展物理分析.本文基于OMFIT平台,结合HL-2A装置第37012炮高比压放电实验结果完成了集成模拟验证与分析,验证了程序的可靠性与适用性.在该流程中,通过选取适当的模型,对实验参数进行了校核与补充,经演化后模拟结果与实验结果比较吻合.在此基础上,本文进一步采用TGLF模型开展了芯部静电漂移波线性不稳定性分析,结果显示NBI离轴加热导致H模约束改善的原因是,该实验在NBI功率沉积位置的ETG不稳定性处于被抑制的状态,输运由ITG不稳定性占据主导,同时输运水平降低至新经典水平.     

中性束注入加热下旋转和Zeff对EAST中子出射影响的研究

为了判断中性束注入加热效果和研究等离子体宏观旋转和有效电荷数(Z_eff)对中子出射的影响,结合实验数据,利用TRANSP模拟程序研究了EAST中性束注入加热时,等离子体旋转速度、有效电荷数Z_eff以及等离子体储能与中子出射率的关系。模拟结果表明,在能量为65keV、功率为2.89MW的中性束注入加热时,等离子体产生较大的旋转,旋转减少快离子热化时间,降低中子产额;有效电荷数Zeff增加时,快离子投掷角散射增强,束靶反应减少,中子产额缩减。中子出射率随等离子体储能的增加而增加。     

KCdF3晶体中Cr3+-Li+中心局域结构研究

利用零场分裂参量与晶体结构之间的定量关系,研究了双掺杂晶体KCdF₃:Cr³⁺,Li⁺的局域结构。指出,对于KCdF₃:Cr³⁺,Li⁺晶体,四角晶场的形成包含两个方面:(1)由于电荷补偿而产生的等效电荷形成的四角对称晶场;(2)Cr³⁺的局域结构发生晶格畸变而产生的四角对称晶场。事实上,当Cr³⁺和Li⁺掺入KCdF₃晶体时,Cr³⁺代替了Cd²⁺离子;由于Cr³⁺离子与Cd²⁺离子的半径不同、电荷不同、质量不同,导致Cr³⁺的局域结构发生晶格畸变,由此而产生四角对称晶场;由于电荷补偿,Li⁺离子取代了[001]方向与Cr³⁺离子邻近的Cd²⁺离子,由此产生的等效电荷而形成的四角晶场。这样,Cr³⁺的局域结构由O_h对称变为C_4v点对称。文中建立了ZFS参量和晶体结构之间的定量关系。在考虑晶格畸变和等效电荷的基础上,研究了KCdF₃:Cr³⁺,Li⁺晶体的ZFS参量,理论结果和实验符合很好。得到了F^-离子向中心离子分别移动为ΔR₁=0.00268nm,ΔR₂=0.001nm,ΔR₃=0.00165nm。     

重离子冷却储存环CSRm双电子复合实验研究类锂36,40Ar15+离子同位素移动

配备电子冷却装置的重离子储存环为开展高电荷态离子的双电子复合（dielectronic recombination,DR）精密谱学研究提供了绝佳的实验平台。本工作在兰州重离子加速器冷却储存环主环（HIRFL-CSRm）上开展了类锂36,40Ar15+离子的双电子复合实验,实验观测了电子-离子质心系能量范围为0~35 eV的双电子复合速率系数谱。通过外推法获得了36,40Ar15+离子2s_1/2→2p_1/2和2s_1/2→2p_3/2的跃迁能量。同时利用GRASP2K程序理论计算了36,40Ar15+离子2s_1/2→2p_1/2和2s_1/2→2p_3/2跃迁的质量移动因子和场移动因子,进而得到双电子复合谱的同位素移动值。36,40Ar15+离子2s_1/2→2p_1/2和2s_1/2→2p_3/2同位素移动分别为0.861 meV和0.868 meV。它们均小于目前CSRm上双电子复合实验的实验分辨为~10 meV,进而解释了实验测量的DR谱上未能观察到同位素移动的原因。然而,高电荷态离子的同位素移动场效应与原子序数Z5成正比,因此,在重离子加速器冷却储存环实验环（HIRFL-CSRe）以及未来大型加速器--强流重离子加速器装置（HIAF）上有望通过DR精密谱学方法研究高电荷态重离子甚至放射性离子的同位素移动,进而获得相关原子核的核电荷半径等信息。The cooler storage ring is equipped with an electron-cooler. It is an excellent experimental platform for dielectronic recombination (DR) experiment of highly-charged ions. In this paper, the dielectronic recombination experiments of lithium-like Ar15+ ions with mass number 36 and 40 are conducted at the HIRFL-CSRm(main ring of the Cooling Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou). The experimental electron-ion collision energy scale is from 0 eV to 35 eV. Extrapolation method is exploited to obtain the excitation energies of transitions 2s_1/2→2p_1/2 and 2s_1/2→2p_3/2 of the 36,40Ar15+ ions from experimental data. Meanwhile, GRASP2K program is utilized to calculate the mass shift factors and field shift factors of 36,40Ar15+ ions for 2s_1/2→2p_1/2 and 2s_1/2→2p_3/2 transitions to obtain isotope shifts in DR spectra. In theoretical calculation, isotope shifts of 36,40Ar15+ ions corresponding to 2s_1/2→2p_1/2 and 2s_1/2→2p_3/2 are 0.861 meV and 0.868 meV, respectively. They are both less than the experimental precision (~10 meV) of these dielectronic recombination experiments at the CSRm, which explains that isotope shifts cannot be distinguished from the experimental dielectronic recombination spectra. However, the field shift of highly-charged ions is proportional to Z5. In the future, the dielectronic recombination experiments of highly-charged heavy ions even radioactive ions will be conducted at the HIRFL-CSRe (experimental ring of the Cooling Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou) and the future large accelerator facility--HIAF(High intensity Heavy-ion Accelerator Facility) to measure isotope shifts to obtain the nuclear charge radius information.     

相对论多组态相互作用方法计算Mg~+离子同位素位移

采用相对论多组态相互作用方法研究了Mg~+离子3s~2S_(1/2)—3s~2P_(1/2)和3s~2S_(1/2)—3s~2P_(3/2)两条跃迁谱线的特殊质量位移系数和场位移因子,并计算了中子数8≤N≤20的Mg~+离子的同位素位移.计算结果与其他理论的计算值符合得比较好,与最新的实验测量结果比较,相对误差在0.13%到0.28%范围,是目前最接近Mg~+离子同位素位移实验测量的理论计算结果.该计算结果可为Mg~+离子同位素位移实验和理论研究提供参考,能够用于Mg~+离子的短寿命同位素的光谱测量实验以及利用Mg~+离子开展幻中子数N=8和N=20附近的奇异原子核特性研究等.所用的计算方法和电子激发模式也可以推广到其他核外电子数为11的多电子体系,用于开展相应的原子光谱结构计算和同位素位移的理论研究.     

平面激波经下降台阶后的马赫效应

As a plane shock wave with shock mach number Mi propagates down a backward step of height H (fig 1) a part of the shock front turns to be curvilinear It reflects from the horizontal part behind step.This unsteady regular reflection eventually becomes Mach reflection.We present here the results of shock tube experiment (M_i ≤ 2.20) and numerical simulation of this phenomena, say the transition from regular reflection (RR) to Mach reflection (MR).The dependence of the position of transition L_k and critical angle of transition ω_Ck on strength of the impinging plane shock M_i and height of step H are analysed.Our experimental and numerical results are compared with the theoretical criLerion of transition of Iton & Itaya^[15].It should be mentioned that the numerical method of FLIC type with triangular mesh developed in^[13] is successful.     

HL-1M装置逃逸电子的定标律

使用一维数值模型, 推断了逃逸能量ε_r与逃逸约束时间τ_r的关系。模拟结果给出能量ε_r 和放电参数的定标律。在HL- 1M 装置中不同实验条件下测量了硬X 射线谱, 研究了逃逸电子能量 ε_r模拟的定标律, 并推导出HL- 1M 装置放电的逃逸电子的约束时间与逃逸电子扩散系数。     

General scaling of pulse shortening in explosive-emission-drivenmicrowave sources

Microwave generation in devices that depend on synchronization between an electron beam and a resonant cavity or slow wave structure can be disrupted by changes in either. Explosive-emission-driven microwave sources use plasma as the electron source in the diode. This plasma is conductive enough to act as the boundary for both the applied diode voltage and the microwave electric field. The motion of this plasma can effectively change the dimensions of either the electron beam diode or the cavity and will thereby cause resonance destruction. This shortens the microwave pulse length τ_μ. A general model of the process predicts that, for a Child-Langmuir diode, microwave power falls as P∝τ_μ^-5/3 and that pulse energy falls as E∝τ_μ^-2/3. Therefore, energy efficiency declines as the pulse length is extended. We compare with data from magnetrons, MILO's and BWO's, and find that over some regions of operation the pulse length and energy from these explosive-emission-driven microwave sources agree with the plasma motion model scaling. At these applied drive voltages and output powers the microwave pulse length can be increased by finding cathode materials that generate slower plasmas     

Studies of anisotropy mechanisms in polyphosphate-treated magnetic iron oxide particles

The coercive force of small, acicular ( 2000 Å length, 8:1 length-to-diameter ratio) spinel-type iron oxide particles increases substantially following surface treatment with sodium polyphosphate. Regardless of Fe²⁺/Fe³⁺ cation ratio, H_c always attains a peak value when the polyphosphate/iron oxide weight ratio P/Fe is in the range 0.5–0.6, denoted (P/Fe)_max. The maximum change in H_c is observed when Fe²⁺/Fe³⁺ ≈ 0.10–0.15. When P/Fe0.5–0.6, however, both magnitude and sign of the change in coercive force show strong dependence on the Fe²⁺ content of the oxide, suggesting that the H_c changes are caused by a magnetostrictive mechanism at these high treatment ratios. Calculated anisotropy field distributions of treated specimens show that both the mean anisotropy field δH_kδ_G and predicted H_c reach a peak when particles are treated at (P/Fe)_max, where the distribution becomes very broad. At high treatment ratios both δH_kδ_G and predicted H_c decrease to values below that of the untreated oxide. Mössbauer studies of treated and untreated particles show no significant change in the environment of surface iron ions following treatement at P/FE = 0.5, but indicate a small increase in the Fe³⁺ concentration of the particle core. When P/Fe = 2.5, however, the Fe²⁺ concentration of the core increases markedly.     

Acoustic double layers in multispecies plasma

Particle simulation in a one-dimensional bounded system is used to examine the formation of acoustic double layers in the presence of two ion species. Double-layer formation depends critically on the details of the distribution functions of the supporting ion populations, and their relative drifts with respect to the electrons. The effect of having two ion components, an H⁺ and an O⁺ beam, on double-layer evolution from ion acoustic turbulence driven by an electron drift relative to the H⁺ beam of ≈0.5u _e, where uu_e is the electron thermal speed, is examined. The ratio of ion drifts is taken to be consistent with acceleration by a quasi-static auroral potential drop (i.e. V _H/V_O=√M_O/ M_H=4.0). Acoustic double layers form in either ion species on the time scale τ≈100ω_ps^-1, where ω_ps is the ion plasma frequency for species `s' and s=H or O, and for drifts relative to the electrons lower than that required for double layer formation in simulations of single ion component plasma     

采用相对论多组态Dirac-Hartree-Fock方法对Mg原子同位素位移的理论研究

利用相对论多组态Dirac-Hartree-Fock方法研究了Mg原子基态到低激发态~1S_0-~1P_1和~1S_0-~3P_1两条跃迁谱线的同位素位移参数,包括正常质量位移系数,特殊质量位移系数和场位移因子,并计算了~(24)Mg,~(25)Mg和~(26)Mg三个稳定同位素的同位素位移.在计算中采用了一种受限制的双电子激发模式,并将同位素位移计算结果与已有的实验测量和理论计算结果进行了对比.结果表明,用本文的研究方法计算的Mg原子同位素位移与其他理论结果和实验测量值十分符合.本文的计算结果可以为~(20-40)Mg同位素位移测量实验提供必要的参考,所用的计算方法也可以应用到其他类Mg体系(核外电子数等于12的离子)等多电子离子的光谱结构计算和同位素位移的研究中.