基于EAST束发射光谱的中性束衰减特征研究

中性束注入(NBI)是托卡马克装置重要的辅助加热与电流驱动手段,中性原子的离化是决定中性束的加热(能量和粒子沉积剖面)和电流驱动效率的关键环节。通常情况下,利用背景等离子体参数与中性束参数模拟计算快的中性粒子与等离子体的离化,即中性束沉积过程,进而分析托卡马克中性束加热和电流驱动效果。束发射光谱是高能中性粒子注入等离子体后,与等离子体的电子、离子发生碰撞激发,中性粒子退激发过程中产生的一系列特征谱线,其束发射光谱强度受等离子体密度、温度、束能量、束密度等因素影响,可以利用束发射光谱强度变化研究中性束的衰减特性。在EAST托卡马克上通过实验测量中性束粒子与等离子体碰撞激发的光谱强度,分析得到了中性束在不同等离子体密度以及不同中性束能量下的衰减特性,并采用主动束光谱仿真与数值分析软件(SOS)进行了相应的模拟计算,研究表明实验测量与模拟计算结果两者具有较好的一致性,这验证了通过实验测量束发射光谱获取中性束衰减特征的可行性。     

HL-2A托卡马克中性束辐射光谱的数值模拟

采用数值模拟的方法研究中性束辐射光谱(BES)对开展与中性束相关的光谱诊断与实验有重要的指导意义.本文在HL-2A托卡马克装置上利用ADAS数据库（Atomic Data and Analysis Structure,1998）计算有效束辐射系数和有效束衰减系数,分析了束辐射光谱强度与等离子体运行参数和中性束参数的关系,并在不同的中性束注入能量、等离子体密度分布和等离子体温度分布的情况下,获得了束辐射光谱强度的空间分布.在n_e=2×10¹³ cm< 关键词： 中性束 束辐射光谱 束衰减     

半磁半导体Zn_（1－x）Mn_xS中的能量传递

本文测量了Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳ在不同Ｍｎ浓度（０．００１＜ｘ＜０．５）下的发射谱和衰减曲线，并且用Ｙｏｋｏｔａ和Ｔａｎｉｍｏｔｏ模型进行了分析在对４Ｔ１衰减曲线进行拟合时发现衰减曲线是两种不同弛豫过程之和：（１）孤立的Ｍｎ２－离子的４Ｔ１衰减，它确定衰减曲线的尾部，有较长的衰减寿命；（２）Ｍｎ２－离子聚集体（例如Ｍｎ２－离子对）的４Ｔ１衰减，这种衰减比单个Ｍｎ２－离子的衰减更快．我们深入分析了在ｘ＝０．０６２，Ｔ＝８０Ｋ时的Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳ的发射谱及其衰减曲线，得到两个衰减寿命：τ１＝７０μｓ，τ２＞１０００μｓ，这表明在高Ｍｎ浓度时存在着两个弛豫过程：一个是较快的，另一个则是较慢的，根据Ｇｏｅｄｅ等人的实验结果可以断定较慢的过程来自孤立的Ｍｎ２－离子，那么便可以判知较快的过程是来源于Ｍｎ２－离子对．正是高Ｍｎ浓度下的Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳ中存在着Ｍｎ２＋－Ｍｎ２＋离子对，在其间有能量迁移以及它和能量受主之间的能量传递造成了该体系中的ＩＲ发射．     

HL—1M装置多发弹丸加料实验观测

首次在ＨＬ－１Ｍ装置上投放使用的多发弹丸加料系统，能一次注入多达４粒Φ１．０ｍｍ的氢弹丸，弹丸速度在５００－８００ｍ．ｓ＾－１之间。弹丸注入后，得到离子体密度峰化系数ｎｃ（０）／〈ｎｃ〉＝１．８能量约束时间与喷气加料放电的相比提高３０％以上的实验结果。观察到了弹丸注入等离子体引起弹丸消融物沿磁力线流动的图像变化，电子温度分布和ＭＨＤ行为的演变过程以及新的边缘等离子体特性。     

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对EAST中性束反向注入过程中等离子体加热和电流驱动进行了实验研究,并采用了美国普林斯顿大学等离子体物理实验室开发的TRANSP程序对高功率中性束注入过程中能量热输运进行了分析.结果表明,中性束注入可有效提高本底等离子体温度,产生束驱动非感应电流,提高等离子体旋转以及有效改善等离子体约束.     

EAST中性束反向注入的初步实验研究

对EAST中性束反向注入过程中等离子体加热和电流驱动进行了实验研究,并采用了美国普林斯顿大学等离子体物理实验室开发的TRANSP 程序对高功率中性束注入过程中能量热输运进行了分析。结果表明,中性束注入可有效提高本底等离子体温度,产生束驱动非感应电流,提高等离子体旋转以及有效改善等离子体约束。     

双模压缩真空态在激光过程中的退相干

利用热纠缠态表象求解密度算符主方程方法,考虑双模压缩真空态中的一模经过激光过程衰减的情况,给出了双模压缩真空态在该过程中密度算符的演化规律。采用数值计算方法,讨论了一模的衰减和压缩参数变化对态的压缩效应、反聚束效应、Cauchy-Schwartze不等式违背和两模间纠缠等量子特性的影响。研究结果表明:随耗散时间增大,光场的压缩效应、反聚束效应、Cauchy-Schwartze不等式违背和两模间纠缠等特性都逐渐减弱,直至消失。另一方面,随双模压缩参数增大,压缩效应、反聚束效应、Cauchy-Schwartze不等式违背和两模间纠缠等量子特性均增强。     

原子平均离化度的研究

用相对论Ｈａｒｔｒｅｅ－Ｆｏｃｋ－Ｓｌａｔｅｒ自治场方法计算原子平均离化度ｎ_f的具体方法，作为例子给出了Ａｕ，Ｃｕ两种元素的具体结果，在温度ｋＴ＝２０ｅＶ－２０ｋｅＶ，密度Ｄ＝０．１Ｄ_０－１００Ｄ_０范围内，研究了ｎ_f随温度、密度的变化规律。 关键词：     

托卡马克中宏观束-等离子体扭曲模不稳定性研究

本文主要研究了具有单一高能离子分量的托卡马克等离子体扭曲模宏观不稳定性。它基本上模拟了中性束平行注入经过电离和电荷交换后在本底等离子体中维持一个稳恒等离子体流的物理过程。高能和本底都用无碰撞的Vlasov等离子体,并取了低频、小拉莫尔半径极限。由于主要考虑束-等离子体无耗散宏观不稳定性,故可用能量原理来分析。结果表明,高能离子束对本底等离子体的外部模没有影响,只影响内部扭曲模的增长率和扰动振幅。对适当选择的速度剖面,束能够完全稳定体系n≥2,m=1模,与Dunlap线性理论结果相反而与目前实验观测一致。m/n=1/1内部扭曲模增长率在所取得模型下随注入能量β_b,注入功率P_bw,轴上安全因子q(0)和束速度的径向剖面分布参数S的不同而出现增稳、减稳及完全稳定的行为。适当选择S,在q(0)<0.924时,高能束能够稳定m/n=1/1模。 关键词：     

准分子激光在YBa_2Cu_3O_（7－x）靶面激励等离子体的角分布研究

用光学光谱分析仪测量了ＸｅＣｌ准分子激光在ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７－ｘ超导靶面激励等离子体发射谱的轴向和径向分布，并由等离子体发射谱的径向分布拟合得到等离子体中激发态粒子的角分布．结果表明激光等离子体呈现ｃｏｓθ分布，ｎ值范围为２．７８到７．６３之间，且随激光能量密度和背景氧压增大而增大．离子的ｎ值明显高于原子的ｎ值．     

CFETR上高能量粒子输运初步模拟研究

为了研究CFETR上高能量粒子的行为,利用输运代码ONETWO模拟研究了聚变反应和高能量粒子的输运现象。在无中性束注入(NBI)条件下,高能量α粒子的密度是随时间逐渐减少的。在考虑NBI以后,α粒子密度有着较明显的下降。在束离子能量增加而NBI功率不变的情况下,α粒子密度除了在等离子体中心区域有一定的下降外,在其他区域几乎没有变化。在NBI功率增加而束离子能量不变的情况下,α粒子密度在等离子体中心区域有着明显的下降。     

准分子激光在YBa2Cu3O7—x靶面激励等离子体的角分布研究

用光学光谱分析仪测量了ＸｅＣｌ准分子激光在ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－ｘ超导靶面激励等离子体发射谱的轴向和径向分布，并由等离子发射谱的径向分布拟合得到等离子体中激发态粒子的角分布，结果表明激光等离子体呈现ｃｏｓθ分布，ｎ值范围为２．７８到７．６３，且随激光能量密度和背景氧压增大而增大，离子的ｎ值明显高于原子的ｎ值。     

EAST反向束在不同电流平台下注入的实验分析

对EAST装置在相同束放电参数不同等离子体电流平台下开展的束反向注入实验进行了比较分析，并利用NUBEAM程序分析了不同的等离子体电流放电平台对束电流驱动、束功率沉积、束功率沉积分布及束能量损失的影响，以此来寻求优化的注入本底等离子体参数。结果表明，较高的电流平台更有利于束与等离子体的作用以及更有效提高本底等离子体温度、束驱动电流及等离子体旋转，更有效改善等离子体约束品质。     

超声分子束在HL-1M托卡马克等离子体中的消融和穿透

讨论并研究了超声分子束在托卡马克等离子体中的消融和穿透问题，其中包括了分子束的绝热膨胀，团簇的形成和解离，束的静电屏蔽效应和冷通道效应.研究结果表明，在考虑了这些效应以后数值得到的结果与实验结果相近.这些研究对于更好地理解超声分子束与等离子体的相互作用和优化设计加料系统有一定作用. 关键词： 超声分子束 加料 托卡马克等离子体 消融和穿透     

HL—1装置偏压电极类H模能量约束时间研究

能量约束时间是衡量环流器等离子体约束性能的重要参数。分析表明，在加偏压电Ｌ模过渡到类Ｈ模的过程中，如果等离子体的辐射损失功率与总损失功率之比显著变化，则扣除辐射损失的能量约束时间的增量是一种更好的衡量约束得到改善的尺度。在这种考虑之下，我们讨论ＨＬ－１等离子体偏压电极Ｌ模－类Ｈ模过的能量约束及电子热传导特性。     

发射光谱法研究纳秒激光烧蚀硅等离子体特性

利用调Q Nd3+∶YAG激光器三倍频355 nm激光脉冲烧蚀空气环境的硅样品,观测不同脉冲激光能量下产生的等离子体在380～420 nm范围内的时间-空间分辨等离子体发射光谱,观测到在等离子体羽膨胀初期存在N+发射光谱。在局域热力学平衡近似条件下,根据时间-空间分辨等离子体发射光谱计算得到等离子羽体电子温度和电子密度随时间延时存在二次指数衰减变化,等离子体羽体电子温度和电子密度的空间分布近似呈Lorentz分布,发现在确定激光脉冲能量下电子密度空间分布最大值偏离光谱强度最大空间位置并对产生原因进行分析,探讨了等离子体羽参数与激光脉冲能量的关系。     

等离子体效应对碳的类氢离子能级的影响

通过在狄拉克方程中考虑德拜休克尔(Debye-Hückel)屏蔽势,研究了类氢离子C5 低能级能量1s(2S1/2),2s(2S1/2),2p(2P1/2和2P3/2)随等离子体电子温度及电子密度的变化规律,计算得到类氢离子C5 能级能量及能级电离势随等离子体环境的变化关系。同时,拟合得到了基于德拜休克尔屏蔽势下相当好的束缚态能级能量随等离子体环境变化的解析公式,利用该公式得到了类氢离子C5 相应各能级发生压致电离的临界电子密度,其结果与其它文献比有很好的可比性。结果表明:束缚态能级能量随等离子体电子温度的升高而减小,随等离子体电子密度的增大而增大。能级能量百分漂移量的对数值与等离子体电子密度的对数值以及等离子体电子温度的对数值之间均呈现出近似线性关系。对计算等离子体电离态分布及光谱模拟具有一定的意义。     

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中性束注入是等离子体加热和电流驱动的重要方式之一,对EAST中性束注入的精确模拟对未来物理实验至关重要.采用ONETWO和NUBEAM程序模拟4MW、80keV中性束同向注入,不同的等离子体密度剖面导致不同的电子和离子加热、穿透功率损失、束驱动电流以及中子发射等.等离子体密度在以上的物理参数的演化中起着重要的作用.对EAST两种密度方案下中性束注入的效果进行了分析和讨论,并对未来中性束实验提供了一些预言性的建议和方案.     

EAST中性束穿透损失分析

中性束注入(NBI)是托卡马克装置四种辅助加热手段(中性束注入、低杂波、离子回旋段波、电子回旋段波)中加热效率最高、物理机制最清楚的一种等离子体加热技术,是国际聚变界公认的最有效的辅助加热手段之一。为了探究EAST-NBI的穿透损失,通过对穿透损失率产生原理的理论分析,设计了具体硬件电路框图和实验方案,并通过实验验证了理论推导的正确性。具体做法首先通过对离子源束斑内中心点热电偶进行定量标定的方法作为穿透损失计算的标准。通过石墨瓦上热电偶单位能量下的温升与标定热电偶的温升之比来对穿透损失率进行计算。实验结果表明在一定的束能范围内,穿透损失率随着注入束能的增加而线性增长,穿透损失率随着等离子体密度增长呈指数衰减。     

HL—1M多脉冲分子束注入的CCD摄像

HL－1M装置实现了一种新的气体加料改善约束的方法－分子束注入（用多脉冲高速分子束注入加料）。多脉冲分子束注入加料可以控制等离子体密度分布、改善约束性能和提高密度极限。HL－1M托卡马克的多脉冲分子束注入得到了高的加料效率、改进了能量约束并维持了较高的密度峰化截面。分子束加料τE的改善和Qn 值的增加可与HL－１M装置的小弹丸注入和ASDEX的小弹丸注入结果相比拟。脉冲高速分子束是由高压氢分子气体通过拉瓦尔（Laval)喷口形成的。在实验中CCD相机可以用于研究分子束与离子体相互作用的许多复杂物理现象,用它拍摄分子束在等离子体中的辐射云照片是研究分子束辐射过程极其有效的手段。