流动等离子体对托卡马克中撕裂模的影响

本文分析了托卡马克中的等离子体具有一个整体流动速度时,撕裂模的活动情况。分析与数值计算指出,等离子体的整体流动(等价于具有一个旋转频率)不影响撕裂模的活动,只是使撕裂模具有一个和等离子体相同的旋转频率。外加螺旋场在撕裂层能有效地抑制住等离子体的旋转。螺旋场对撕裂模的稳定作用不受等离子体旋转的影响。 关键词：     

托卡马克中共振螺旋场对撕裂模的影响

本文在共振螺旋场(RHF)条件下,对撕裂模的时间演化过程进行了数值计算。在等离子体内部磁扰动与外加RHF的相位差不同时,分析了撕裂模的不同发展过程和结果。认为RHF可以最终改变托卡马克中的饱和磁岛宽度。     

撕裂模研究中一类奇异边值问题的数值解法

在数值求解自洽螺旋平衡方程的基础上,计算了撕裂模不稳定性对电流分布的依赖关系,考虑了外螺旋场对安全因子的影响。我们采用了动态交替隐式法来加速平衡方程的收敛,用差分方法有效地处理了具有两个奇点的奇异边值问题。     

自由边界载流等离子体柱的电阻螺旋模不稳定性的数值计算

本文采用两步隐式差分格式研究了自由边界载流等离子体柱的电阻螺旋模不稳定性。发现等离子体温度剖面越宽和越高,m=2的撕裂模的线性稳定就越好。计算结果与实验相符合。     

撕裂模方程的数值分析

从数值计算的角度，讨论了撕裂模方程的解。用龙格－库塔方法计算了撕裂模（2／1模）的本征函数及其连接参数。计算结果同Wesson的结果符合得很好。     

真空区域对反场收缩位形撕裂模不稳定性的影响

本文讨论了外面具有真空区域的反场收缩位形的撕裂模不稳定性。得到了关于位形稳定所需限制条件的解析表达式。发现等离子体外面具有真空区域的撕裂模稳定的反场收缩位形是可以实现的。     

外部驱动电流抑制双撕裂模的发展

在Hall MHD方程组中引入外部驱动电流项,数值模拟外部驱动电流对双撕裂模不稳定性的影响.结果表明,在x点加入反向外部驱动电流对撕裂模的发展有抑制作用,周期性的外部驱动电流对双撕裂模不稳定性的抑制效果较好,能控制磁岛的尺度在相互驱动的临界尺度以下,避免发生双撕裂模非线性磁场重联的爆发,随着驱动电流周期变大抑制效果变坏,在一定限度内随着驱动电流强度增大抑制效果变好,在一定范围内随着驱动电流宽度变小抑制效果变好.     

斯塔克效应对两模双光子J-C模型腔场谱的影响

研究了斯塔克(Stark)效应对两模双光子Jaynes-Cummings(J-C)模型腔场谱的影响,推导计算出了腔场处于光子数态时腔场谱的计算公式和数值结果,讨论了斯塔克效应和初始场强对腔场谱的影响。发现斯塔克效应在弱场条件下对腔场谱线的频率和强度都有明显的影响,破坏了谱结构的对称性,使两模的谱线更加丰富。初始场较强时斯塔克效应对谱线的影响较弱。模Ⅰ为真空场、模Ⅱ初始场强递增时,斯塔克效应使模Ⅱ的高频峰受到较强的抑制作用,其低频峰在初始场较弱时受到抑制,初始场较强时又有强化作用,初始场更强时,模Ⅱ的谱线退化为经典的共振荧光谱,与无斯塔克效应的情况基本相同。     

撕裂模实时主动控制系统

在HL-2A装置上发展了一套撕裂模实时主动控制系统。该系统在放电期间用电子回旋发射/软X射线诊断实时确定撕裂模的几何位置,结合实时剖面重建和电子回旋波沉积计算,得到电子回旋波反射镜的控制角度值。通过电机实时驱动电子回旋波反射镜到达指定角度,使得电子回旋波功率沉积在撕裂模的有理磁面附近,改变当地局部的电流剖面,从而控制撕裂模,改善等离子体约束。该系统已经在2015年以后的实验中投入使用,并取得了良好的控制效果。它不仅能够实时发现并控制经典撕裂模,并且具有控制新经典撕裂模的潜力。     

用磁探针反演磁岛二维结构的方法及其在HL-2A装置上的应用

介绍了HL-2A装置中利用磁探针数据反演磁岛极向二维结构的新方法,以及在反演基础上建立的撕裂模动态分析方法。在实验中通过磁探针测量确定作为扰动磁场来源的扰动电流。将扰动磁通与由EFIT重建的平衡磁通叠加反演出磁岛的结构,并给出磁岛的宽度。然后,按时间顺序建构二维结构图并依次记录,之后依次展现图像就可以对磁岛进行动态分析。应用此方法进行撕裂模分析,得出了磁岛旋转与电子抗磁漂移方向相同,验证了磁岛宽度与扰动场的关系及ECRH对磁岛的抑制作用。这显示了磁探针反演磁岛结构方法的直观性,对观察并控制MHD不稳定性非常有利。     

用电子迴旋共振加热抑制托卡马克中的撕裂模

利用电子迴旋共振加热的定域性,改善等离子体电流分布,从而改善撕裂模的稳定条件,只要电子迴旋共振加热的吸收区能覆盖住撕裂模的共振层,就有很好的稳定效应;而不一定要求电子迴旋共振面与撕裂模的共振面重合,在迴旋加热期间,撕裂模被有效地抑制住。 关键词：     

Influence of energetic ions on tearing modes

In contrast with the stability effects of trapped energetic ions on tearing modes, the effects of circulating energetic ions (CEI) on tearing modes depend on the toroidal circulating direction, and are closely related to the momentum of energetic ions. CEI provide an additional source or sink of momentum to affect tearing modes. For co-CEI, tearing modes can be stabilized if the momentum of energetic ions is large enough. On the other hand, the growth of tearing modes can be enhanced by counter-CEI. Further, a possibility to suppress the island growth of neoclassical tearing modes by co-CEI is pointed out.     

环流器等离子体撕裂模稳定电流剖面

用分区拼接和局部平台化方法,得到m≠1撕裂模稳定的等离子体电流剖面,拟合了HL-1装置低q实验的电流剖面。     

Momentum transport from current-driven reconnection in the reversed field pinch

We calculate momentum transport from tearing fluctuations in a reversed field pinch with sheared flow, considering both the effect of a single tearing mode (through quasilinear theory and MHD computation) and multiple tearing modes (through nonlinear MHD computation). A single tearing mode transports momentum, via Maxwell and Reynolds stresses, more rapidly than classical viscous forces. Moreover, the transport is enhanced by nonlinear coupling of multiple modes.     

输运与撕裂模相互作用下等离子体的时空结构

本文应用等离子体一维输运模型与撕裂模理论,对于不同的输运模型和托卡马克放电参数下撕裂模的演变进行了数值研究。结果表明,能量过程是影响等离子体宏观稳定性行为的一个不可低估的重要因素,它们与磁流体稳定性的相互影响,会使其磁流体形态构成多种时间或空间结构,等离子体温度、密度等宏观参量也将表现出不同的时空特征。 关键词：     

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Tearing mode real-time active control system has been developed on HL-2A tokamak. During the plasma discharge, electron cyclotron emission and soft X-ray diagnostic signals are used to get the geometric location where tearing modes emerge, combined with the real time profile reconstruction and electron cyclotron wave (ECW) deposition algorithm, the target angle of ECW steering mirror can be obtained. Then the mirror angle is set by the motor so that the ECW power deposit at the position of tearing modes finally. Consequently the tearing modes can be controlled, owing to the change of local current profile, and the plasma confinement is improved. This system has been deployed in HL-2A campaigns after 2015, and the good control effect is obtained. It has been proved that the system can discover and control not only the classical tearing modes in real time, but also has the potential to control the neoclassical tearing mode in the future.     

Effect of Hyper-Resistivity on Nonlinear Tearing Modes

We analytically investigate nonlinear tearing modes with the anomalous electron viscosity or,as it is normally called,hyper-resistivity.In contrast to the flux average method used by previous work,we employ the standard singular perturbation technique and a quasilinear method to obtain the time evolution equation of tearing modes.The result that the magnetic flux grows with time in a scaling as t~(2/3)demonstrates that nonlinear tearing modes with the hyper-resistivity effect alone have a weaker dependence on time than that of the corresponding resistive case.     

反常电子粘滞性引起的线性双撕裂模研究

用圆柱位形的磁流体动力学方程对由反常电子粘滞性引起的双撕裂模的线性行为做了数值研究.分析了两个有理面的间距、粘滞率大小和极向模数对双撕裂模模式结构的影响,给出了各种情况下双撕裂模线性增长率跟表征反常电子粘滞率大小的电子雷诺数的定标关系.