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HL-2A装置高β_(N)双输运垒实验的集成分析
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作者 李正吉 陈伟 +11 位作者 孙爱萍 于利明 王卓 陈佳乐 许健强 李继全 石中兵 蒋敏 李永高 何小雪 杨曾辰 李鉴 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期250-257,共8页
HL-2A托卡马克装置在中性束加热条件下获得了稳定的归一化环向比压(β_(N))大于2.5的等离子体,并且实现了瞬态β_(N)=3.05、归一化密度(n_(e,1)/n_(e,G))~0.6、储能(WE)~46 kJ和高约束因子(H_(98))~1.65的高约束性能.本文使用集成模拟平... HL-2A托卡马克装置在中性束加热条件下获得了稳定的归一化环向比压(β_(N))大于2.5的等离子体,并且实现了瞬态β_(N)=3.05、归一化密度(n_(e,1)/n_(e,G))~0.6、储能(WE)~46 kJ和高约束因子(H_(98))~1.65的高约束性能.本文使用集成模拟平台OMFIT对β_(N)=2.83和β_(N)=3.05时刻的等离子体进行了集成模拟,计算得到的WE,n_(e,1)/n_(e,G),H_(98)和β_(N)等与实验参数基本一致,并通过计算发现两种情况下自举电流份额(fBS)分别约达到45%和46%.此外,还进一步分析了HL-2A装置形成离子温度内部输运垒(ITB)的原因:快离子和E×B剪切流使得芯部湍流输运被抑制,改善了约束,从而形成了离子温度ITB.离子温度的ITB与H模边缘输运垒相互协同形成了高β_(N)的等离子体. 展开更多
关键词 HL-2A 高β_(N) OMFIT集成模拟 快离子 内部运垒
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J-TEXT托卡马克装置间歇性爆发事件的实验研究
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作者 杨宇 赵开君 +7 位作者 谢耀禹 陈志鹏 陈忠勇 高丽 王能超 丁肖冠 胡莹欣 温思宇 《能源研究与管理》 2024年第1期96-103,共8页
为研究密度对J-TEXT托卡马克边缘湍流及间歇性爆发事件的影响,采用往复式朗缪尔静电探针测量边缘等离子体参数,采用概率分布函数以及条件平均等分析方法,详细比较了不同线积分密度情况下边缘等离子体电子温度、密度、电位和径向电场等... 为研究密度对J-TEXT托卡马克边缘湍流及间歇性爆发事件的影响,采用往复式朗缪尔静电探针测量边缘等离子体参数,采用概率分布函数以及条件平均等分析方法,详细比较了不同线积分密度情况下边缘等离子体电子温度、密度、电位和径向电场等径向分布及涨落特征。结果表明:随着等离子体密度的增加,边缘电子温度降低,在最后闭合磁面附近的E×B剪切流减弱;密度涨落在刮削层(SOL)具有更大的正偏度与峰度,涨落幅度>1.5倍标准差的气泡(blobs)所引起的粒子输运占总输运的占比从25%上升到45%;但blobs爆发的时间间隔不依赖于积分密度,保持在35μs左右。因此,随着密度增加,blobs对边缘输运的影响更大。 展开更多
关键词 托卡马克 BLOBS 径向输运 剪切流 静电探针
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大面积单激励器射频离子源等离子体均匀性分析
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作者 杨立鑫 陈俞钱 +3 位作者 谢亚红 彭旭峰 梁立振 胡纯栋 《能源研究与管理》 2024年第1期138-144,共7页
为了提高等离子体分布均匀度,基于有限元分析法与实验相结合的方法,从射频离子源驱动器尺寸和引出区尺寸2个方面对单驱动射频离子源放电室进行设计。模拟研究结果表明,电子均匀度的增长幅度随驱动器尺寸的大小变化比较缓慢。根据不同驱... 为了提高等离子体分布均匀度,基于有限元分析法与实验相结合的方法,从射频离子源驱动器尺寸和引出区尺寸2个方面对单驱动射频离子源放电室进行设计。模拟研究结果表明,电子均匀度的增长幅度随驱动器尺寸的大小变化比较缓慢。根据不同驱动器尺寸电子密度分布研究结果,在引出区尺寸为320 mm时,电子均匀度能够满足90%的要求。根据实验研究结果表明,在引出区尺寸为320 mm时电子分布均匀且均匀度>90%,并与模拟结果相吻合。因此,为使得等离子体分布均匀度能够达到要求,离子源放电室底部引出面附近引出区尺寸应该设计为320 mm。 展开更多
关键词 射频离子源 驱动器尺寸 引出区尺寸 电子均匀度
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Investigation on the roles of equilibrium toroidal rotation during edge-localized mode mitigated by resonant magnetic perturbations
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作者 董良康 陈少永 +3 位作者 牟茂淋 罗杨 秦晨晨 唐昌建 《Plasma Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期16-33,共18页
The effects of equilibrium toroidal rotation during edge-localized mode(ELM)mitigated by resonant magnetic perturbation(RMP)are studied with the experimental equilibria of the EAST tokamak based on the four-field mode... The effects of equilibrium toroidal rotation during edge-localized mode(ELM)mitigated by resonant magnetic perturbation(RMP)are studied with the experimental equilibria of the EAST tokamak based on the four-field model in the BOUT++code.As the two main parameters to determine the toroidal rotation profiles,the rotation shear and magnitudes were separately scanned to investigate their roles in the impact of RMPs on peeling-ballooning(P-B)modes.On one hand,the results show that strong toroidal rotation shear is favorable for the enhancement of the self-generated E×B shearing rate<ω_(E×B)>with RMPs,leading to significant ELM mitigation with RMP in the stronger toroidal rotation shear region.On the other hand,toroidal rotation magnitudes may affect ELM mitigation by changing the penetration of the RMPs,more precisely the resonant components.RMPs can lead to a reduction in the pedestal energy loss by enhancing the multimode coupling in the turbulence transport phase.The shielding effects on RMPs increase with the toroidal rotation magnitude,leading to the enhancement of the multimode coupling with RMPs to be significantly weakened.Hence,the reduction in pedestal energy loss by RMPs decreased with the rotation magnitude.In brief,the results show that toroidal rotation plays a dual role in ELM mitigation with RMP by changing the shielding effects of plasma by rotation magnitude and affecting<ω_(E×B)>by rotation shear.In the high toroidal rotation region,toroidal rotation shear is usually strong and hence plays a dominant role in the influence of RMP on P-B modes,whereas in the low rotation region,toroidal rotation shear is weak and has negligible impact on P-B modes,and the rotation magnitude plays a dominant role in the influence of RMPs on the P-B modes by changing the field penetration.Therefore,the dual role of toroidal rotation leads to stronger ELM mitigation with RMP,which may be achieved both in the low toroidal rotation region and the relatively high rotation region that has strong rotational shear. 展开更多
关键词 edge-localized mode peeling–ballooning modes resonant magnetic perturbation toroidal rotation plasma response TOKAMAK
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EAST托卡马克钨杂质上下不对称性分布的实验研究
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作者 赵伟宽 张凌 +9 位作者 程云鑫 周呈熙 张文敏 段艳敏 胡爱兰 王守信 张丰玲 李政伟 曹一鸣 刘海庆 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期168-176,共9页
基于EAST托卡马克装置高性能极紫外空间分辨杂质光谱仪,本文首次开展了磁约束聚变装置高Z杂质上下不对称分布的实验研究.实验结果显示,在同向中性束注入期间,等离子体芯部环向旋转速度V_(t0)大,钨杂质上下不对称性较强,且辐射(密度)较... 基于EAST托卡马克装置高性能极紫外空间分辨杂质光谱仪,本文首次开展了磁约束聚变装置高Z杂质上下不对称分布的实验研究.实验结果显示,在同向中性束注入期间,等离子体芯部环向旋转速度V_(t0)大,钨杂质上下不对称性较强,且辐射(密度)较强的一侧背离离子B×▽B漂移方向;当从上外偏滤器充气口注入氘化甲烷气体后,V_(t0)迅速下降,原有上下不对称性发生反转.因此我们针对近似条件下W^(32+)杂质离子特征线辐射不对称因子I_(u)/I_(d)与V_(t0)依赖关系开展了进一步的统计分析.结果表明,I_(u)/I_(d)正相关于V_(t0),当V_(t0)<20 km/s以下时,不对称性发生反转.上述现象从实验角度验证了漂移动理学的理论预测,说明环向旋转带来的离心力影响了杂质离子平行于磁场方向的动量守恒,作为直接诱因,造成了高Z杂质密度的上下不对称分布,进而影响辐射的分布.本文对钨杂质上下不对称性分布的实验观测为进一步开展高Z杂质极向输运的机理研究打下了坚实的基础,并为今后聚变堆高Z杂质控制提供重要的参考. 展开更多
关键词 EAST托卡马克 杂质上下不对称性 磁场方向 偏滤器充气
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Long radial coherence of electron temperature fluctuations in non-local transport in HL-2A plasmas
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作者 石中兵 方凯锐 +14 位作者 李景春 邹晓岚 卢兆旸 闻杰 王占辉 丁玄同 陈伟 杨曾辰 蒋敏 季小全 佟瑞海 李永高 施陪万 钟武律 许敏 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期413-420,共8页
The dynamics of long-wavelength(kθ<1.4 cm^(-1)),broadband(20 kHz–200 kHz)electron temperature fluctuations(Te/Te)of plasmas in gas-puff experiments are observed for the first time in HL-2A tokamak.In a relatively... The dynamics of long-wavelength(kθ<1.4 cm^(-1)),broadband(20 kHz–200 kHz)electron temperature fluctuations(Te/Te)of plasmas in gas-puff experiments are observed for the first time in HL-2A tokamak.In a relatively low density(ne(0)■0.91×10^(19)m^(-3)–1.20×10^(19)m^(-3))scenario,after gas-puffing the core temperature increases and the edge temperature drops.On the contrary,temperature fluctuation drops at the core and increases at the edge.Analyses show the non-local emergence is accompanied with a long radial coherent length of turbulent fluctuations.While in a higher density(ne(0)?1.83×10^(19)m^(-3)–2.02×10^(19)m^(-3))scenario,the phenomena are not observed.Furthermore,compelling evidence indicates that E×B shear serves as a substantial contributor to this extensive radial interaction.This finding offers a direct explanatory link to the intriguing core-heating phenomenon witnessed within the realm of non-local transport. 展开更多
关键词 nuclear fusion non-local transport TOKAMAK gas-puffing
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Numerical study of alpha particle loss with toroidal field ripple based on CFETR steady-state scenario
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作者 李钮琦 徐颖峰 +1 位作者 钟方川 张德兵 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期503-510,共8页
Effects of plasma equilibrium parameters on the alpha particle loss with the toroidal field ripple based on the CFETR steady-state scenario have been numerically investigated by the orbit-following code GYCAVA. It is ... Effects of plasma equilibrium parameters on the alpha particle loss with the toroidal field ripple based on the CFETR steady-state scenario have been numerically investigated by the orbit-following code GYCAVA. It is found that alpha particle losses decrease and loss regions become narrower with the plasma current increasing or with the magnetic field decreasing. It is because the ripple stochastic transport and the ripple well loss of alpha particle are reduced with the safety factor decreasing. Decrease of the plasma density and temperature can reduce alpha particle losses due to enhancement of the slowing-down effect. The direction of the toroidal magnetic field can significantly affect heat loads induced by lost alpha particle. The vertical asymmetry of heat loads induced by the clockwise and counter-clockwise toroidal magnetic fields are due to the fact that the ripple distribution is asymmetric about the mid-plane, which can be explained by the typical orbits of alpha particle. The maximal heat load of alpha particle for the clockwise toroidal magnetic field is much smaller than that for the counter-clockwise one. 展开更多
关键词 alpha particle loss RIPPLE orbit-following TOKAMAK
原文传递
Gyro-Landau-fluid simulations of impurity effects on ion temperature gradient driven turbulence transport
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作者 刘逸飞 李继全 《Plasma Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期8-15,共8页
The effects of impurities on ion temperature gradient(ITG)driven turbulence transport in tokamak core plasmas are investigated numerically via global simulations of microturbulence with carbon impurities and adiabatic... The effects of impurities on ion temperature gradient(ITG)driven turbulence transport in tokamak core plasmas are investigated numerically via global simulations of microturbulence with carbon impurities and adiabatic electrons.The simulations use an extended fluid code(ExFC)based on a four-field gyro-Landau-fluid(GLF)model.The multispecies form of the normalized GLF equations is presented,which guarantees the self-consistent evolution of both bulk ions and impurities.With parametric profiles of the cyclone base case,well-benchmarked ExFC is employed to perform simulations focusing on different impurity density profiles.For a fixed temperature profile,it is found that the turbulent heat diffusivity of bulk ions in a quasi-steady state is usually lower than that without impurities,which is contrary to the linear and quasilinear predictions.The evolutions of the temperature gradient and heat diffusivity exhibit a fast relaxation process,indicating that the destabilization of the outwardly peaked impurity profile is a transient state response.Furthermore,the impurity effects from different profiles can obviously influence the nonlinear critical temperature gradient,which is likely to be dominated by linear effects.These results suggest that the improvement in plasma confinement could be attributed to the impurities,most likely through adjusting both heat diffusivity and the critical temperature gradient. 展开更多
关键词 gyro-Landau-fluid simulation impurity effects ion temperature gradient mode turbulence transport
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托卡马克理想导体壁与磁流体不稳定性
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作者 沈勇 董家齐 +2 位作者 何宏达 潘卫 郝广周 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期175-185,共11页
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... 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. 展开更多
关键词 托卡马克 理想导体壁 磁流体不稳定性 扭曲模 运行β极限
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零维系统模型改进及其对EAST稳态运行区的分析和预测
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作者 于明生 钱金平 +3 位作者 丁斯晔 任启龙 叶阳 万宝年 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期257-266,共10页
零维系统模型已广泛应用于下一代托卡马克装置设计以及聚变反应堆等离子体性能的预测和分析,但普遍采用物理近似和经验公式会导致较大的系统性误差.本文通过引入等离子体平衡程序使主要等离子体分布参数及其计算基于磁面信息,引入Saute... 零维系统模型已广泛应用于下一代托卡马克装置设计以及聚变反应堆等离子体性能的预测和分析,但普遍采用物理近似和经验公式会导致较大的系统性误差.本文通过引入等离子体平衡程序使主要等离子体分布参数及其计算基于磁面信息,引入Sauter模型的自举电流系数与碰撞率变化关系改进自举电流计算,利用EAST上的实验结果对改进后的模型进行验证,零维系统模型计算结果与动理学平衡分析结果基本符合.利用改进模型从已有实验结果出发,对EAST上实现500 kA等离子体电流的稳态、长脉冲运行区所需要的加热/电流驱动功率及其能够达到的归一化比压进行了分析和预测.计算结果表明,EAST在7.0—9.5 MW加热/驱动功率,约束改善因子H98为1.25—1.35,归一化密度f_(nG)约为0.9的参数范围内可以实现500 kA等离子体电流且自举电流份额在50%以上的稳态运行;9.5 MW加热/驱动功率,H_(98)为1.0—1.4,f_(nG)为0.8—1.0的参数范围可以实现较高性能的长脉冲或稳态运行.综合来说,提升等离子体约束性能,可在较低的加热/驱动功率下实现同样等离子体参数的完全非感应运行,扩展等离子体运行区,是实现高参数等离子体稳态运行最为有效的途径. 展开更多
关键词 零维系统模型 平衡 Sauter 模型 稳态运行
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ITER第一类边界局域模对排布位错偏滤器靶板钨/铜瓦片腐蚀程度的数值模拟
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作者 黄艳 孙继忠 +1 位作者 桑超峰 王德真 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期317-328,共12页
偏滤器靶板钨/铜瓦片在高热流作用下的热表现是未来托卡马克ITER最受关注的问题之一.由于安装精度等因素,钨/铜瓦片会出现排布位错从而产生凸出棱边,凸出棱边处能流密度极大,严重侵蚀靶板.建立了二维对流传热的自洽模型,包括热辐射、汽... 偏滤器靶板钨/铜瓦片在高热流作用下的热表现是未来托卡马克ITER最受关注的问题之一.由于安装精度等因素,钨/铜瓦片会出现排布位错从而产生凸出棱边,凸出棱边处能流密度极大,严重侵蚀靶板.建立了二维对流传热的自洽模型,包括热辐射、汽化和熔化效应,同时,耦合冷却水状态变化,研究类ITER第一类边界局域模热流对出现排布位错的偏滤器靶板钨/铜瓦片的腐蚀程度,比较直角、斜边瓦片的热性能.为了研究瓦片缝隙、排布误差对等离子体行为和能流密度分布的影响,利用二维边缘等离子体动理学程序计算不同排布误差下两种形状瓦片表面的能流密度分布,并作为热传导模型的输入参数.研究结果表明:瓦片缝隙附近等离子体行为会受排布误差影响,不同排布误差下的直角、斜边瓦片边缘处能流密度分布不同,对两种形状瓦片的热表现影响极大,排布误差越大,两种形状瓦片的热腐蚀程度越大;相对于直角瓦片,斜边瓦片在边界局域模热流作用下的热腐蚀程度较小,且有较好的对抗排布位错的能力. 展开更多
关键词 边界局域模 钨/铜瓦片 排布位错 热表现
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托卡马克边界等离子体中钨杂质输运的多流体及动力学模拟
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作者 王福琼 徐颖峰 +1 位作者 查学军 钟方川 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第21期262-273,共12页
重杂质(如钨)聚芯是未来托卡马克反应堆中等离子体高性能运行所面临的严峻挑战.开展多流体及动力学模拟以研究氖杂质注入条件下,东方超环EAST托卡马克中等离子体高约束时的钨杂质边界输运特性.结果表明,低电离态钨离子主要聚集在碰撞率... 重杂质(如钨)聚芯是未来托卡马克反应堆中等离子体高性能运行所面临的严峻挑战.开展多流体及动力学模拟以研究氖杂质注入条件下,东方超环EAST托卡马克中等离子体高约束时的钨杂质边界输运特性.结果表明,低电离态钨离子主要聚集在碰撞率较高的偏滤器区域,流体近似可很好地满足;高电离态钨离子密度相对较低且主要位于碰撞率相对较低的芯部,多流体与动力学模拟结果差异显著;但二者计算的钨杂质总密度差异较小(<30%).多流体模拟中,除将钨离子考虑为74种流体外,还将电离能接近的钨离子进行价态捆绑.比较发现,价态捆绑可显著降低计算成本,但在高再循环(或部分脱靶)运行机制下可显著高估(低估)偏滤器区域等离子体温度(密度),从而大幅低估钨电离源及钨密度,其根源在于价态捆绑对钨离子平均电离态和偏滤器区域辐射功率损失的显著影响.模拟结果还表明,氖杂质注入促进偏滤器脱靶可有效缓解钨杂质聚芯. 展开更多
关键词 托卡马克 钨杂质 多流体模型 动力学模拟
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EAST反磁剪切q_(min)≈2条件下磁流体力学不稳定性及内部输运垒物理实验结果简述
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作者 徐明 徐立清 +10 位作者 赵海林 李颖颖 钟国强 郝保龙 马瑞瑞 陈伟 刘海庆 徐国盛 胡建生 万宝年 EAST团队 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第21期10-29,共20页
托卡马克装置内,建立和维持内部输运垒结构是提高等离子体约束的重要保障.本文简单概述了EAST反磁剪切q_(min)≈2实验条件下建立和维持内部输运垒的关联物理过程:“离轴锯齿”和双撕裂模不稳定性;快离子激发的阿尔芬波不稳定性;热粒子... 托卡马克装置内,建立和维持内部输运垒结构是提高等离子体约束的重要保障.本文简单概述了EAST反磁剪切q_(min)≈2实验条件下建立和维持内部输运垒的关联物理过程:“离轴锯齿”和双撕裂模不稳定性;快离子激发的阿尔芬波不稳定性;热粒子激发的低频模不稳定性等.首先,“离轴锯齿”是判断实验条件q_(min)≤2的重要依据.文中详细介绍了“离轴锯齿”的激发条件、分类方式和先兆模结构等基本特征,其崩塌事件由m/n=2/1双撕裂模磁重联诱发产生.其次,在“离轴锯齿”振荡期间,快离子很容易激发比压阿尔芬本征模和反剪切阿尔芬本征模.这两类阿尔芬本征模的环向模数为1≤n≤5,径向位置为环向区域1.98 m≤R≤2.07m(磁轴R0≈1.9 m,归一化小半径0.2≤ρ≤0.45).简述阿尔芬波的激发条件和3种不同物理量(热压力梯度、快离子分布函数和环向流速剪切)等之间的关系.第三,在“离轴锯齿”振荡期间,热压力梯度可以诱发低频模不稳定性.利用一般鱼骨模色散关系很容易得出EAST上低频模的基本特征:1)离子抗磁漂移频率大小;2)阿尔芬波极化方向;3)反应型动理学气球模特征.低频模不稳定性的激发不依赖快离子,主要发生在高的压力梯度区α∝(1+τ)(1+ηi),τ=Te/T_(i),ηi=Lni/LT_(i),也即是足够高的τ和ηi.最后,“离轴锯齿”不稳定性的抑制和内部输运垒结构的建立.EAST内q_(min)≈2条件下内部输运垒建立过程中包括3个重要过程:1)切向(NBI1L)注入比垂直方向(NBI1R)注入的中性束更容易缓解“离轴锯齿”的爆发周期;2)存在“离轴锯齿”的情况高效缓解微观不稳定性,且此位形更有利于内部输运垒结构的建立;3)内部输运垒建立过程中伴随阿尔芬波(1≤n≤5)不稳定性的激发,内部输运垒维持期间存在热离子温度梯度激发的中尺度微观不稳定性(5≤n≤10)等.因此,理解和掌握“离轴锯齿”实验条件的建立和抑制、阿尔芬波的激发和快离子的再分布、热压力梯度相关不稳定性等物理过程,对于内部输运垒形成机制的理解具有重要的借鉴意义. 展开更多
关键词 双撕裂模不稳定性 阿尔芬本征模 低频模不稳定性 内部输运垒
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HL-2M托卡马克装置中螺旋波与低杂波的协同电流驱动
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作者 刘冠男 李新霞 +1 位作者 刘洪波 孙爱萍 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第24期196-203,共8页
螺旋波是一种快磁声波,在托卡马克等离子体中通过电子朗道阻尼和渡越期磁泵效应能够高效地离轴驱动等离子体电流.依托HL-2M装置,根据快波等离子体色散关系,分析获得了螺旋波强阻尼条件下对应的波参数范围;然后,通过联合GENRAY/CQL3D计... 螺旋波是一种快磁声波,在托卡马克等离子体中通过电子朗道阻尼和渡越期磁泵效应能够高效地离轴驱动等离子体电流.依托HL-2M装置,根据快波等离子体色散关系,分析获得了螺旋波强阻尼条件下对应的波参数范围;然后,通过联合GENRAY/CQL3D计算程序,针对HL-2M装置稳态运行模式下的螺旋波和低杂波协同电流驱动开展了模拟研究.研究结果表明:高比压等离子体参数下的螺旋波和低杂波都可呈现波射线能量强吸收的现象;双波协同使得波驱动的等离子体电流分布在较大的径向位置范围(ρ=0.2—0.9)内;同时,螺旋波在平行磁场方向加速电子,导致了更多的电子进入低杂波共振区,从而有效地增大了两支波的总驱动电流.此外,在强阻尼条件下,系统地研究了螺旋波平行折射率对双波协同电流驱动的影响,结果表明双波总是呈现正协同效应,协同因子高达1.18. 展开更多
关键词 托卡马克 螺旋波 低杂波 协同电流驱动
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CFETR参数下α粒子慢化过程的数值模拟
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作者 吴相凤 王丰 +4 位作者 林展宏 陈罗玉 于召客 吴凯邦 王正汹 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第21期104-112,共9页
氘氚聚变产生的高能量α粒子是维持未来托卡马克反应堆等离子体高温的主要加热源,良好的α粒子约束对于维持稳态燃烧等离子体至关重要.在持续发生聚变反应的系统中,α粒子远离热平衡,呈现非麦克斯韦分布.如果忽略轨道效应,基于局域库仑... 氘氚聚变产生的高能量α粒子是维持未来托卡马克反应堆等离子体高温的主要加热源,良好的α粒子约束对于维持稳态燃烧等离子体至关重要.在持续发生聚变反应的系统中,α粒子远离热平衡,呈现非麦克斯韦分布.如果忽略轨道效应,基于局域库仑碰撞的假设可以得到α粒子的经典慢化分布,然而由于α粒子存在较大的漂移轨道宽度,空间输运不容忽视,为得到更为准确的α粒子分布函数,需要开展相关的数值计算.本文使用模拟程序PTC(particle tracer code)在中国聚变工程试验堆(CFETR)不同的放电模式下,采用粒子轨道跟踪和蒙特卡罗碰撞方法,对α粒子慢化过程进行了数值模拟,获得了更为真实的α粒子分布函数,并将其与经典慢化分布进行了对比.结果显示分布函数在中等能量附近和经典慢化分布存在较大差异.进一步的分析表明,这是由于中等能量下α粒子的较强的径向输运引起的.本文的研究结果对准确评估α粒子加热背景等离子体的能力具有重要参考价值. 展开更多
关键词 托卡马克 Α粒子 慢化分布
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EAST等离子体控制仿真模拟可视化运行系统
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作者 刘洋 罗正平 +5 位作者 汪悦航 黄耀 张睿瑞 郭和茹 袁旗平 肖炳甲 《计算机系统应用》 2023年第10期106-114,共9页
等离子体控制仿真模拟功能库(SPACE)是一款基于开源软件Python开发的用于磁约束核聚变托卡马克装置等离子体控制仿真模拟的函数库.其主要功能是在托卡马克装置模型、等离子体物理模型和控制系统模型基础上,利用计算机数值仿真技术,对托... 等离子体控制仿真模拟功能库(SPACE)是一款基于开源软件Python开发的用于磁约束核聚变托卡马克装置等离子体控制仿真模拟的函数库.其主要功能是在托卡马克装置模型、等离子体物理模型和控制系统模型基础上,利用计算机数值仿真技术,对托卡马克等离子体控制进行分析、设计、预测和仿真实验.针对SPACE各功能模块可视化运行需求,本文采用Python和PySide2开发了适用于EAST超导托卡马克的等离子体控制仿真模拟可视化运行系统.该系统可使实验人员以图形交互的方式进行等离子体控制仿真模拟的相关操作,显著提升等离子体控制仿真模拟的效率. 展开更多
关键词 EAST 等离子体控制 仿真模拟 PySide2 界面设计
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氦低温系统运行和维护研究
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作者 艾鑫 陈旭恒 +4 位作者 匡大志 孟秋敏 石磊 李俊杰 沈东 《中国设备工程》 2023年第23期92-94,共3页
氦低温系统为40T混合磁体外超导磁体提供不同温区的冷量,同时兼有为其他超导磁体和低温实验提供液氦的能力,氦低温系统的运行和维护工作对保障超导磁体安全稳定的运行具有重要的意义。本文主要从氦气液化、液氦供应、氦气回收、氦气纯... 氦低温系统为40T混合磁体外超导磁体提供不同温区的冷量,同时兼有为其他超导磁体和低温实验提供液氦的能力,氦低温系统的运行和维护工作对保障超导磁体安全稳定的运行具有重要的意义。本文主要从氦气液化、液氦供应、氦气回收、氦气纯化、氦气储存等方面分别阐述了氦低温系统设备的运行和维护情况,以及在系统运维过程中出现的问题和解决方案,为大型氦低温系统的正常稳定的运行、维护和优化提供重要的工程经验。 展开更多
关键词 超导磁体 氦低温系统 运行 维护
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Study on the gamma rays and neutrons energy response optimization of a scintillating fiber detector for EAST with Geant4 被引量:1
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作者 Wei-Kun Chen Li-Qun Hu +4 位作者 Guo-Qiang Zhong Rui-Jie Zhou Bing Hong Qiang Li Li Yang 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第9期40-49,共10页
A new scintillating fiber detector inside magnetic shielding tube was designed and assembled for use in the next round of fusion experiments in the experimental advanced superconducting tokamak to provide D–T neutron... A new scintillating fiber detector inside magnetic shielding tube was designed and assembled for use in the next round of fusion experiments in the experimental advanced superconducting tokamak to provide D–T neutron yield with time resolution.In this study,Geant4 simulations were used to obtain the pulse height spectra for ideal signals produced when detecting neutrons and gamma rays of multiple energies.One of the main sources of interference was found to be low-energy neutrons below 10–5 MeV,which can generate numerous secondary particles in the detector components,such as the magnetic shielding tube,leading to high-amplitude output signals.To address this issue,a compact thermal neutron shield containing a 1-mm Cd layer outside the magnetic shielding tube and a 5-mm inner Pb layer was specifically designed.Adverse effects on the measurement of fast neutrons and the shielding effect on gamma rays were considered.This can suppress the height of the signals caused by thermal neutrons to a level below the height corresponding to neutrons above 4 MeV because the yield of the latter is used for detector calibration.In addition,the detector has relatively flat sensitivity curves in the fast neutron region,with the intrinsic detection efficiencies(IDEs)of approximately 40%.For gamma rays with energies that are not too high(<8 MeV),the IDEs of the detector are only approximately 20%,whereas for gamma rays below 1 MeV,the response curve cuts off earlier in the low-energy region,which is beneficial for avoiding counting saturation and signal accumulation. 展开更多
关键词 Sci-Fi detector D–T fusion neutron Thermal neutron shield Energy response GEANT4
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HL-2A装置上电子回旋共振加热沉积位置影响鱼骨模主动控制效果的实验研究
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作者 施培万 朱霄龙 +4 位作者 陈伟 余鑫 杨曾辰 何小雪 王正汹 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第21期95-103,共9页
近期,在中国环流器2号A(HL-2A)装置上利用电子回旋共振加热(electron cyclotron resonance heating,ECRH)开展了鱼骨模主动控制的实验研究.结果发现,鱼骨模的主动控制效果与射频波功率沉积位置密切相关.在相同的注入功率条件下,ECRH离... 近期,在中国环流器2号A(HL-2A)装置上利用电子回旋共振加热(electron cyclotron resonance heating,ECRH)开展了鱼骨模主动控制的实验研究.结果发现,鱼骨模的主动控制效果与射频波功率沉积位置密切相关.在相同的注入功率条件下,ECRH离轴加热的效果比在轴的效果更好,甚至可以实现对鱼骨模的完全抑制.分析表明,大功率离轴射频波通过提升电子温度进而使得等离子体压强梯度和等离子体电流密度变化,随后导致安全因子改变并使得最小安全因子q_(min)>1.M3D-K程序模拟表明,鱼骨模的增长率随着q_(min)增大而减小,这意味着ECRH通过提高安全因子导致q=1有理面的缺失并使得鱼骨模被完全抑制. 展开更多
关键词 电子回旋共振加热 沉积位置 鱼骨模 主动控制
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TT-1托卡马克装置垂直场电源大功率脉冲电感的研制
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作者 范文迪 管锐 +1 位作者 张健 黄懿赟 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期131-138,共8页
为满足等离子体放电需求,垂直场电源需串联脉冲电感来改变输出电流参数。针对TT-1装置垂直场电源对输出电流的要求,对脉冲电感进行了设计与研制。根据电感的运行工况及参数,通过感应系数法和累积温升法进行详细的数学分析和结构设计。... 为满足等离子体放电需求,垂直场电源需串联脉冲电感来改变输出电流参数。针对TT-1装置垂直场电源对输出电流的要求,对脉冲电感进行了设计与研制。根据电感的运行工况及参数,通过感应系数法和累积温升法进行详细的数学分析和结构设计。基于理论设计,建立Ansys仿真模型对电感进行了磁场及温升的研究。最后完成电感的研制,根据电桥测量和实验波形,实际电感参数与理论分析高度吻合,并对电感进行大电流条件下的疲劳实验和温升实验,验证理论设计的可靠性。 展开更多
关键词 TT-1装置 脉冲电感 垂直场电源 ANSYS仿真
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