任意纵横比下的自举电流的求解

自举电流最早是由Bickerton、Connor和Taylor发现的。自热核聚变装置TFTR以及后来的JET、JT-60以来,自举电流都受到了广泛的关注。直到现在,自举电流被认为是维持托卡马克装置稳定运行的根本。由于非感应电流驱动的效率很低．这使得用非感应电流驱动提供聚变中全部等离子体电流的成本非常巨大．导致托卡马克装置稳定运行变得不可能。     

Tokamak等离子体不同运行模式下产生的自举电流

在给定等离子体密度分布下，从电子、离子的能量方程出发，根据不同运行模式下等离子体的热传导率，分别求出了常规剪切L模式和H模式下，以及中心负剪切模式下等离子体电子、离子的温度分布；再根据自举电流产生机制，分别求出了这些运行模式下的自举电流分布，结果表明：在常规剪切模式下，产生自举电流比较小，特别是在L模式下的自举电流更小；在中心负剪切模式下，产生了较大的自举电流，特别在等离子体边缘区域，自举电流大于所要求的电流分布；由于等离子体中心区域自举电流比较小，为了满足等离子体平衡要求，非感应电流驱动是必不可少的。     

聚变反应中产生的α粒子的自举电流

本文对聚变产生的α粒子自举电流进行了研究,研究中采用了简便的Pade近似形式,同时考虑了回旋角散射效应和慢化过程中牵引作用的影响,给出了α粒子自举电流计算的理论表达式.采用ITER装置参数进行了数值计算,得到了α粒子自举电流的密度分布和大小,研究了影响自举电流大小的物理因素.结果表明α粒子自举电流随中心等离子体初始温度、密度和α粒子初始能量的增大而增大.结果表明α粒子自举电流较小,只占总自举电流的7%左右.     

壁处理对HT-7托卡马克欧姆放电时自举电流的影响

分析了HT-7托卡马克壁处理前后欧姆放电时的自举电流占总等离子体电流比例的变化情况.壁处理以后,等离子体的密度分布变宽,等离子体压力梯度在边界较大,边界的电子温度比壁处理前高,从而碰撞频率降低,使得自举电流成份比例从壁处理前的小于5%增大到百分之十几.这一变化解释了壁处理后稳态放电时,等离子体电流可以轻松放大且等离子体电流分布变宽的现象.     

EAST自举电流条件下离散阿尔芬本征模

针对先进实验超导托卡马克(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)装置,本文研究了自举电流和由气球模驱动势阱捕获的离散阿尔芬本征模(α-Induced Toroidal Alfvén Eigenmode,αTAE,α是等离子体压强梯度的标度)的联系;在自举电流条件下,高能量粒子激发αTAE为不稳定模式的情况.理论分析可得自举电流密度大的位置往往存在较大的等离子体压强梯度,而大的等离子体压强梯度很可能诱导产生αTAE.运用磁流体力学模型探讨了在自举电流条件下αTAE存在的特点,发现在小半径方向上自举电流密度较大的区间,集中存在αTAE;运用磁流体力学与回旋动理学混合模型探讨了αTAE被高能量粒子激发为不稳定模式的情况,发现在中性束注入加热等离子体和驱动等离子体电流条件下,当托卡马克中的高能量粒子和αTAE满足波粒共振条件时,αTAE都会被高能量粒子激发为不稳定模式.     

HT－7超导托卡马克电流调制抑制破裂不稳定性的实验研究

HT-7超导托卡马克上的实验观察到,通过对等离子体环向电流的交流调制(即振荡通量电流驱动)的方法,可有效抑制撕裂模不稳定性,从而抑制大破裂。环向电流的交流调制也可减轻等离子体与壁的相互作用,减少杂质辐射,延长托卡马克等离子体放电时间。HT-7超导托卡马克上的实验发现,用等离子体环向电流的交流调制的方法,有效抑制MHD、推迟或避免大破裂的阈值是：当等离子体电流的交流调制幅值与等离子体电流的比值为10％～30％时有明显的抑制效果,小于10％时无抑制效果,大干35％会影响等离子体的稳定性。     

HL-2A扫频微波反射系统设计

给出了用于HL—2A托卡马克等离子体电子密度分布测量的扫频微波反射仪的设计方案;在两台微波信号源频率固定的情况下,可以对托卡马克等离子体芯部的电子密度扰动进行测量和分析。     

EAST托卡马克低杂波电流驱动的放电模拟研究

低杂波电流驱动是实现托卡马克稳态运行的主要手段。文章对EAST全超导托卡马克低杂波电流驱动进行了放电模拟研究,着重分析了低杂波驱动电流、波功率沉积、放电过程的伏秒消耗、等离子体电流、位置及等离子体电流剖面和位形演化,模拟结果对今后EAST开展长脉冲稳态放电有参考意义。     

KSTAR装置逃逸电子同步辐射功率谱的研究

电子逃逸是托卡马克等离子体中一种普遍的现象.对逃逸电子的监测是保护装置第一壁材料的基础.托卡马克上等离子体芯部逃逸电子发射的同步辐射是利用红外相机测量,但是红外相机的光路成本高,相机本身也比较昂贵.通过分析KSTAR装置逃逸电子的同步辐射功率谱,研究了逃逸电子同步辐射波长与能量的关系,拟发展新型的逃逸电子诊断系统.     

基于改进空间矩算法的光纤纤芯轮廓特征点快速提取

为了提高基于视觉的光纤精密对接的特征点提取速度和定位精度,提出了一种基于改进空间矩算法的光纤纤芯轮廓特征点亚像素快速提取算法.该算法首先对光纤纤芯的初始位置进行快速搜索,进而对纤芯和光纤端面进行边缘追踪,提取出纤芯的边缘;然后采用改进空间矩算法得到边缘的亚像素位置,并对提取到的纤芯边缘点和端面边缘点进行直线拟合,求取光纤中轴线及端面直线方程.实验结果表明,文中提出的光纤纤芯轮廓特征点提取算法相对于传统方法具有提取速度快、抗噪性好和定位精度高的特点,能满足实时精密对接光纤的要求.     

热核聚变等离子中氩注入过程辐射特性的时间演化

通过假定一定的等离子体温度、密度分布,数值求解了一维等离子体的连续性方程,获得了杂质氩电离态分布,其辐射功率随空间位置和时间而变化。结果显示：在杂质注入时间较短时,由于离子输运及各种损失机制,总杂质密度在空间分布尚未达到平衡,电离态离子主要分布在等离子体周边,完全电离离子所占份额很小;当时间达到0．25s时,氩在等离子体中完全达到平衡状态,体积辐射功率趋于一个稳定的数值;辐射功率在空间的分布随时间变化较小,主要分布在等离子体周边及边界层一个狭小的辐射带内,说明氩引起的辐射主要由低电离态离子引起。     

天文用阻挡杂质带红外探测器

低温目标红外辐射的灵敏探测和成像在航天和深空探测中具有重要的应用价值.300 K以下低温目标的辐射强度很弱,辐射特征波长位于中远红外区.阻挡杂质带红外探测器是中远红外探测器中重要的一员,具有覆盖波段宽、灵敏度高、暗电流低、抗辐射性能高等优点,能够胜任空间技术和天文探测在中远红外波段探测的苛刻要求.本文以红外天文探测对红外探测器的应用需求作为出发点,主要就国内外红外天文学、红外天文探测器发展概况,阻挡杂质带红外探测器发展历史及其材料、器件结构等方面做了简要综述,并简明扼要地介绍了阻挡杂质带探测器的器件物理模型.     

HT-7U托卡马克核聚变装置中纵场超导磁体系统的设计

HT-7U核聚变实验装置是"九五"国家重大科学工程项目,它是一个具有非圆截面的全超导托卡马克装置,是用于研究先进的托卡马克运行模式来获得准稳态的、极长的长脉冲等离子体,并可实现全电流下的双零高β和单零等离子体的运行实验。整个装置包括装置主机以及低温、真空、电源及控制、数据采集和处理、波加热、波驱动电流、诊断与公共基础设施等重要子系统,其中装置主机是由超导纵场磁体系统、超导极向场磁体系统、真空室及其内部部件、内外冷屏和外真空杜瓦5大部件组成。文章主要介绍了HT-7U纵场超导磁体系统结构与超导管状电缆CICC(Cable-in-ConduitConductor)的设计以及该磁体系统的各种力学分析等。     

焊接参数与等离子弧相互关系的研究

基于双区域近似弧柱模型的理论 ,研究了焊接工艺参数与转移型等离子弧的相互关系 ,给出了在不同离子气流速和喷嘴直径的条件下 ,电弧弧柱半径、电压及喷嘴出口处压力随电流变化的曲线 ,研究结果表明 ,计算结果与实验值吻合良好 同时还分析了离子气流速和喷嘴直径对等离子弧功率与电弧力的影响 ,以及钨极内缩量对电弧的压缩效果的影响     

高通量氢等离子体对CX-2002U碳复合材料的化学侵蚀研究

针对HL-2M偏滤器等离子体对碳材料的侵蚀问题,通过使用直线等离子体装置(SCU-PSI)模拟偏滤器的工况以探究高通量氢等离子体对CX-2002U碳纤维复合材料的侵蚀行为,从而为此材料能否用于HL-2M装置的偏滤器提供依据. 在通量恒定(1.48×1023 m-2s-1)的条件下,通过研究不同辐照时间下氢等离子体对样品的化学侵蚀发现,氢等离子体对样品的侵蚀是一个随时间周期变化的过程. 此外,通过在氢气中混入杂质气体探究了杂质对氢等离子体侵蚀样品的影响并发现,氢等离子体中的杂质通过侵蚀沉积在样品表面的碳颗粒以增强其对样品的侵蚀.     

微束等离子喷涂工艺条件对Cu涂层组织和性能的影响

采用微束等离子喷涂系统在2.8-4.2kW的小功率条件下制备了Cu涂层，研究了电弧功率，工作气体流量和喷涂距离对粒子速度与涂层显微组织结构和硬度的影响。试验结果表明，电弧功率与喷涂距离对粒子速度的影响不明显，但工作气体流量对粒子速度的影响较大，电弧功率与喷涂距离对涂层的硬度影响较大，而工作气体流量对涂层的硬度影响较小。分析表明，粒子的温度对涂层硬度有较大的影响，采用微束等离子喷涂制备的Cu涂层硬度与用传统等离子喷涂设备在30kW下制备的涂层硬度相当。