中国环流器2号A托卡马克弹丸注入放电中空电流与反磁剪切位形

具备弱剪切或负磁剪切和内部输运势垒的托卡马克运行方式被认为是提高聚变性能的最有前途的方法.中空电流密度剖面与反磁剪切位形是改进堆芯约束和形成内部输运垒的关键条件之一.在中国环流器2号A(HL-2A)弹丸注入实验中,成功地实现了维持时间约为100 ms的中空电流放电.伴随着中空电流剖面的形成,同时形成了反磁剪切位形.由于欧姆加热功率不太高,且没有外部辅助加热,只能在稳定的中空电流放电阶段看到内部输运垒形成的趋势.在弹丸注入后,电子热扩散系数显著降低,说明弹丸深度注入改善了能量约束.等离子体性能的增强:一方面是由于弹丸注入造成中心高度峰化的电子密度剖面;另一方面是由于等离子体中心存在负磁剪切.同时,中空电流位形有利于改善高密度等离子体的稳定性.结果还表明,在中空电流放电中,等离子体比压值是低的.为了提高βN极限,可在等离子体边界附近放置导电壁.HL-2A弹丸注入实验的结果,为在限制器托卡马克上获得高参数放电提供了一种可能.     

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...     

托卡马克中等离子体的平衡重建

本文描述了用外部磁测量信号,和等离子体总电流,以及角向β_p的测量值,重建托卡马克中等高子体半衡的方法。对圆截面、非圆截面和偏滤器位形;对不同的电流分布分别作了重建计算。数值研究了测量误差、探针布置对重建结果的影响。     

磁螺度(helicity)注入电流驱动实验的平衡反演

磁螺度注入是一种国际上正处于探索性研究阶段的极富吸收力的电汉驱动方案,尤其对于球环堆芯更具有至和关重要的意义。对磁螺度注入电流驱动实验进行平衡反演工作,将实验数据进行理论分析研究,拟合所有的测量数据以确立实际的等离子体位形,平衡的磁拓扑结构以及环向电流的空间分布,从而确定闭合橛面区的驱动电流大小以及等离子体的性质,计算结果表明等离子体具有托卡马克型ｑ分布,环向电汉分布呈中空形,磁面结构为有三角形变     

Tokamak中自举电流的剖面准直性

利用Harris模型,通过求解等离子体平衡方程,计算俘获粒子份额,分别对常规剪切和中心负剪切下tokamak中的自举电流的大小和剖面准直性进行了计算和分析.自举电流分布与等离子体平衡电流分布之间的剖面准直性可以通过调整等离子体的密度、温度和电流分布参数,以及描述等离子体形状的拉长度k和三角变形因子d来获得.中心负剪切位形有利于自举电流产生,并有好的剖面准直性.通过计算比较,分别在常规剪切位形下和中心负剪切位形下获得了一组优化的等离子体参数,在这组参数下,自举电流有较大的份额和好的剖面准直性 关键词： tokamak 自举电流 剖面准直性     

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.     

反场构型等离子体中Grad-Shafranov方程的数值解

基于反场构型(field-reversed configuration)渐近理论,编写了反场构型等离子体中二维Grad-Shafranov方程的数值模拟代码,研究了不同拉长形状的反场构型剖面.通过模拟,得到了磁面坐标系中反场构型等离子体压强及梯度分布,同时求解了大拉长比、不同分界面(separatrix)类型的磁通量分布.研究结果表明,等离子体压强梯度随着磁通量呈线性增长,在分界面处发生突变;分界面处的等离子体压强越高,分界面内部的压强会更高,即具有更高的等离子体β值,反映了反场构型较好的约束效果.     

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.     

基于垂直磁场压缩的EAST等离子体初步研究

基于等离子体参数随大半径/小半径变化的规律,分析了电流平顶段垂直磁场与相关等离子体参数的关系。垂直磁场的非线性部分用于分析非感应电流驱动效应,包括自举电流效应。此外,对于给定的等离子体电流,推导了平顶段垂直磁场与线平均密度之间的关系,并进一步研究压缩后的等离子体。基于EAST第41195次放电的数据分析表明,垂直磁场强度的增大可以使得等离子体温度、密度、β_p和自举电流份额获得提升,为等离子体参数高参数,特别是β_p提供了一种可能性参考。     

KTX反场箍缩装置中等离子体小破裂现象研究

在科大反场箍缩磁约束实验装置(KTX)实验中，观测并研究等离子体的显著位移及其带来的小破裂现象。通过分析H_α 谱线、软X 射线辐射以及磁探针数据，发现其主要特征是破裂前等离子体电流重心的缓慢外移，在小破裂后等离子体电流重心在百微秒时间迅速反向移动，重新达到稳定位形。同时，等离子体小破裂伴随着m=1 的边界磁场扰动、稳定壳上显著变化的涡流、以及H_α 谱线和软X 射线辐射的增强。通过对KTX 小破裂实验数据的分析与统计，得出回弹位移与等离子体位移成线性关系。对等离子体电流分布及稳定壳涡流，建立了唯象电路模型，得出了和实验相一致的结论，确定了稳定壳上快速变化的涡流是等离子体小破裂后回复平衡的重要因素。     

Ru13原子簇基态的磁性

采用离散变分局域自旋密度泛函方法，研究了三种可能的高对称几何构型的由１３个钌原子组成的Ru₁₃原子簇的电子结构．结果表明，所有具有不同对称性的Ru₁₃原子簇在它们各自的平衡位置处都有两重磁性解，从能量上看，每一种构型的低自旋解都比高自旋解更为稳定．基态原子簇为Ｉ_hRu₁₃原子簇，具有４μ_B的磁矩，或每个原子具有０.３１μ_B的磁矩．这与实验测得的Ru₁₃原 关键词：     

Finite Larmor radius and Hall effects on thermal instability of a compressible plasma

The effects of compressibility, finite Larmor radius (FLR) and Hall currents are considered on the thermal instability of a plasma in the presence of a uniform horizontal magnetic field. For stationary convection, the compressibility has a stabilizing effect whereas FLR and Hall currents have stabilizing as well as destabilizing effects. For (C _pβ/g)<1, the system is stable. The magnetic field, FLR and Hall currents introduce oscillatory modes in the system for (C _pβ/g)>1.     

Hall effects on thermosolutal instability of a rotating plasma

Summary The thermosolutal instability of a rotating plasma in the presence of a uniform vertical magnetic field is studied to include the effects of Hall current. When the instability sets in as stationary convection for the case of no rotation, the Hall effects are found to be destabilizing. The stable solute gradient and rotation are found to have stabilizing effects. In the presence of rotation the Hall currents are found to be stabilizing forT ₁>M(1+x)². the case of overstability is also considered and it is shown that such solutions exist. The variation of the frequency with respect to the wave number at the neutral state is graphically shown. The authors of this paper have agreed to not receive the proofs for correction.     

Maximum allowable currents in YBa2Cu3O7 superconducting tapes as a function of the coating thickness,external magnetic field induction,and cooling conditions

Maximum allowable (ultimate) currents stably passing through an YBa₂Cu₃O₇ superconducting current-carrying element are determined as a function of a silver (or copper) coating thickness, external magnetic field induction, and cooling conditions. It is found that if a magnetic system based on yttrium ceramics is cooled by a cryogenic coolant, currents causing instabilities (instability onset currents) are almost independent of the coating thickness. If, however, liquid helium is used as a cooling agent, the ultimate current monotonically grows with the thickness of the stabilizing copper coating. It is shown that depending on cooling conditions, the stable values of the current and electric field strength preceding the occurrence of instability may be both higher and lower than the a priori chosen critical parameters of the superconductor. These features should be taken into account in selecting the stable value of the operating current of YBa₂Cu₃O₇ superconducting windings.     

磁化等离子体的纵向电阻率

从动力论方程出发,推导并讨论了磁化与非磁化等离子体的纵向电阻率。结果是:(1)各向同性磁化等离子体的电阻率约为非磁化者的1.5倍;(2)对各向异性的等离子体而言,磁化后的电阻率约与T_e⊥T_e‖^-5/2成正比,但非磁化时的电阻率则与T_e⊥^-1T_e‖^-1/2成正比。以上的差异主要是来自外磁场对电子运动轨迹的作用。同时本文亦论述了在讨论经典电阻率时,静态屏蔽作用是主要的,而动力屏蔽对电阻率的影响是可以忽略不计的。 关键词：     

等离子体的静态稳定性

本文讨论了外磁场微小的变动对等离子体平衡位形的影响,即等离子体的静态稳定性问题。指出,只有当附加磁场与等离子体接近不稳定边界的模相耦合时,才可能引起平衡位形很大的变化。由此,我们分析了杂散场对环电流器(托克马克)的影响。     

非均匀磁场磁镜粒子约束的Monte-Carlo模拟

本文在碰撞区和无碰撞区之间的过渡区,就LAMEX和抛物线轮廓两种空间变化磁场磁镜,用Monte-Carlo模拟研究了粒子约束问题。在过渡区,粒子约束时间高于其它两区公式的外推值,并与磁镜比成正比关系。这一模拟还用自洽解的方法得到了密度轮廓,并研究了这一轮廓和等离子体参数的关系。 关键词：     

圆对称环域Josephson隧道结的静态特性(Ⅰ)——准衍射现象和自场效应

本文研究了圆对称环域Josephson隧道结的静态特性。在环带宽度较窄的情形下,不计入自场,并考虑到外磁场在结区内的非均匀性,解析地得到了l_m与外磁场的l_H的关系。与典型的小结衍射图形所不同的是所有极小都不为零,表现出准衍射图形特征。在环带宽度较宽的情形下,对自场方程进行了数值计算,得到其与一般一维结不同的结特性。 关键词：     

HL—1装置等离子体破裂的电磁效应

本文描述HL-1装置放电过程中,等离子体破裂及环形导体中感应电压和电流的精细测量。给出了破裂时内真空室和铜壳的感应涡流、磁场和电动力。分析了它们对装置工程的影响。     

托卡马克中等离子体柱的位移稳定性

本文考虑托卡马克中纵场的作用以及等离子体柱和与之有互感的外迴路的相互作用,在圆截面,瘦环假设下,得到了自由运动时相对于沿水平方向、垂直方向的位移,以及小半径变化的一般稳定条件。由于强纵场的影响,一般来说,等离子体柱的小半径总是随着大半径的变化而改变,以维持通过等离子体角向电流迴路的磁通不变。对于这种扰动,当考虑到外迴路电流变化以后,稳定区域超过公式0关键词：