磁约束等离子体中的射频波电流驱动和流驱动

射频波可以进入聚变等离子体,通过无碰撞机制将能量和动量沉积于其中,在加热等离子体的同时,还可以驱动等离子体电流和等离子体流.等离子体电流的非感应维持是托卡马克类型聚变装置稳态运行的关键,而电流剖面的控制及等离子体流的存在对于抑制磁流体不稳定性、建立和维持高性能的约束模式至关重要,因此射频波电流驱动和流驱动在磁约束聚变等离子体物理研究中有重要意义.本文从等离子体中波与粒子相互作用的基本物理出发,对磁约束等离子体中射频波电流驱动和流驱动的研究现状、面临的挑战、以及可能的研究趋势进行了简要评述.几个关键问题被特别指出,包括:共振吸收机制与高密度下射频波电流驱动效率衰减的内在联系;非共振驱动机制的可行性探讨;从动量获取和动量弛豫的平衡关系出发探索共振机制下提高驱动效率的可能性;流驱动中射频波的直接驱动和间接驱动效应,尤其是射频波有质动力效应;射频波耦合和传播过程中复杂的非线性过程对电流驱动和流驱动的影响等.     

等离子体柱中的气球涡旋

近几年来,气球模的非线性行为受到普遍的关注。1984年,Mikhailovskii等人采用单磁流体方程组研究了非线性气球模,发现在     

人工核聚变何日实现

正有专家表示,用核聚变为人类供给能源的可行性已经大大增加了。英国政府最近宣布投资2亿英镑用以打造一座核聚变电站,并计划在2040年之前实现此目标。政府及合作企业告诉BBC,他们的短期目标是在5年内使这个能发电的聚变反应堆的示范模型正常工作。尽管如此,这条"聚变发电"之路也是道阻且长。     

美国受控热核聚变的现状

近年来,美国的受控热核聚变研究取得了显著的进展。环形磁约束系统的进展最大。在Alcator-C上利用小直径孔栏使等离子体离开室壁的方法改善了等离子体的约束性。用增大等离子体大半径的方法亦可改善约束性。实验结果表明有可能建立具有较好运行特性的托卡马克反应堆。Alcator-C的最近实验是确定能量约束的精确几何比例特性。普林斯顿的大环托卡马克PLT利用低次混合波激发在1秒时间内激励电流200KA,亦即关闭欧姆加热变压器,只用射频激励电流来维持等离子体。     

非圆环流器等离子体的气球模不稳定性

普遍认为可能在坏曲率区域激发的气球模不稳定性对环流器的比压值(等离子体压强与外加磁场压强之比)有着最严格的限制。许多计算结果表明,非圆截面环流器有可能达到较高的比压值,但详细研究仍有待进行。本文利用以前完成的一个平衡编码对非圆截面环流器的气球模进行了研究。在此计算中,q剖面及压强梯度等都很容易调节。     

依靠恒星的动力来满足我们的能源需求

核聚变能源产业能带来人类历史大突破,意义堪比人类掌握了电力的使用. 我们称为核聚变的过程能在宇宙某处产生大量能量.倘若你想要证据,你只需要看一下夜空:夜空中的每个亮点都是一台天然的核聚变动力反应堆.几十年来,科学家一直试图将恒星的动力源带到地球上,而在2022年2月公布的一项令人震惊的研究结果中,位于牛津郡的卡勒姆聚变...     

小剪切环流器等离子体气球模分析

利用气球模理论可以确定环流器等离子体的临界比压值,根据计算,允许的极限比压值很小,对圆截面环流器,约为0.02左右,可是,最近一系列装置上已突破了理论预期的比压极限,但并未观察到磁流体不稳定性,通过注入高能中性粒子束,已在圆截面环流器上得到体平均比压值约为0.03,在非圆截面环流器上则接近0.05。中心区的最大比压值则为0.08—0.12,当然,理论和实验的不一致并不表明气球模理论的失效,已做多方面的工作来改进理论。本文将在线性磁流体范围内考察磁剪切效应,通常,剪切对稳定性判据有重大影响。     

飞行

人类总想像鸟儿一样地飞行。鸟儿之所以能轻易地飞起来,是因为它们的体重轻,而人类无法飞起来,则是因为他们的身体太重。人类第一次升到空中是借助气球来实现的,这些气球是充满气体的大袋子。氢气对气球来说是一种有用的气体,它比空气轻许多,氮也是一种比空气轻的气体,但因为它太昂贵,因此气球通常都是用氢气来充填。     

受控热核反应与等离子体物理

早在三十年代以前,正当原子核物理发展的初期,就已发现轻核聚变反应释放能量的现象。不久又发现轻核聚变是星体能量的主要来源。但是这种能量在地球上的受控和利用(聚变反应堆)直到现在还未研究成功,而利用后来才发现的重核裂变反应设计出来的原     

超强Caviton塌缩的一些数值模拟结果

强的波粒相互作用会导致等离子体进入强湍流状态,它的长时间演化涉及到天体、空间、聚变和激光等离子体等诸方面,是目前最热门的课题之一。70年代初,Zakharov预计Langmuir波能的空间塌缩形成Caviton结构在强湍态等离子体中起着重要作用,直到最近     

科学之窗

向受控核聚变迈进的一大步经过七年的艰苦筹建,美国普林斯顿大学等离子体物理实验室终于在1982年12月24日启动了价值31亿美元的托卡马克聚变实验反应堆(Toka-mak Fusion Test Reactor)。初次运转已将通常的氢加热到摄氏10万度以上,持续时间为1/20秒。下     

波驱动电流的临界密度效应

近来,在低杂波驱动托卡马克电流的实验中,发现当等离子体密度超过某个临界值时波驱动的电流突然降到很低的值。对这种现象尚无比较肯定的解释,研究波驱动电流的目的是要建立稳态托卡马克反应堆,当然希望能在较高密度下运行,临界密度的存在对这种方案     

关于高n气球模的第二稳定区

环流器(tokamak)中等离子体关于高n气球模(n为环向模数)的稳定性将由每一磁面上的本征模方程的解所确定。对于圆截面环流器,在邻近磁轴区域中,可以用力线的剪切s=     

关于射频场致发射的两个计算公式

根据电子发射的机理不同,可将微波电子枪分成三类。第一类是LaB_6热阳极微波电子枪,这种电子枪已由Stanford大学的Madey小组成功地用于红外自由电子激光振荡器。第二类是光阴极微波电子枪,其机理是用锁模激光(短至几微微秒)照射光阴极,通过光电效应产生电子。这在现在是一个很受重视的研究课题。第三类是场致发射微波电子枪,其中利用射频场致发射产生电子。这种方案不仅可能用作高亮度注入器,而且可能在大规模集成电路制作等方面获得重要应用。     

用途各异的气球

发电气球 在法国煤城里尔市郊蔚蓝色的天空中,有一只形状奇异的气球,原来这是一座"气球发电站",它的主体是充满氢气的三角形气球,当气球升到2km～7km高空时,由于高空风速很大,悬挂在气球下方锥形筒中的风轮飞速旋转,并带动发电机发出电来,其功率可达500 kw.这种高空风力发电既节约燃料,又不污染环境,是一种理想的发电方法.     

含杂等离子体中的非线性Langmuir波

非线性Langmuir波在激光聚变、空间等离子体相干结构以及等离子体湍流过程中占有十分重要的地位,它的研究一直受到人们的普遍关注,1972年Zakharov等人研究了非磁化等离子体中Langmuir波与离子声波的非线性耦合,导出了著名的Zakharov方程,1982年Rao等人在更一般条件下得到了Langmuir波缓变振幅与低频静电密度扰动的非线性耦合方程级,并采用小参量展开法,求出包络孤立子解,近年来     

两相流密度波不稳定性分析的一个显式判据

气液两相流密度波不稳定性的出现对水冷反应堆、锅炉、蒸气发生器及化工设备的安全和运行均有不利影响,目前国际上流行的研究方法是直接求解动力学微分方程的时域法和频域法,它们的稳定性判据均属“隐式”,不利于研究不稳定性的产生机理,寻找克服不稳定性的途     

EAST超导托卡马克

EAST超导托卡马克是我国设计建造的国际上第一个建成的全超导托卡马克实验装置.EAST的建成填补了从短脉冲中型常规托卡马克向长脉冲大型超导托卡马克过渡过程中"中型超导托卡马克"的空缺.EAST具有国际热核聚变实验堆(ITER)类似先进技术,具有与ITER类似的超过1000 s的长脉冲高参数运行能力,是未来10年国际上极少数有能力在高参数条件下开展长脉冲聚变等离子体物理和工程技术研究的实验平台.EAST已经取得了超过400 s的偏滤器位形等离子体以及稳定重复的超过30 s的长脉冲"高约束模"等离子体,创造了新纪录.EAST致力于解决ITER及未来聚变堆高性能稳态运行相关的关键物理和工程问题.这些研究将为中国未来聚变实验堆的设计和运行提供重要的依据,并为未来建造稳态、高效、安全的托卡马克类型的聚变反应堆提供重要的工程技术和物理基础.     

He~+辐照非晶态合金的深度分布和保存量

在聚变堆的设计中,材料的辐照损伤被看成是除了等离子体物理外最重要的技术问题之一,特别是第一壁,它要经受热等离子体、聚变α粒子、14MeV聚变中子、中性原子等的直接照射,高通量、多种粒子的照射使得第一壁辐照损伤的研究特别重要.壁材料的辐照损伤分为两类,一类是体损伤,另一类是表面损伤,表面损伤的主要表现形式为表面溅射、表面发泡和蒸发,聚变α粒子引起第一壁的表面损伤是当今聚变堆研究十分关注的问题.     

一种亚稳β钛合金的相变动力学

进行了一种亚稳β钛合金Ti-B19在加热、等温及冷却过程中相转变的顺序、动力学以及组织演变等的研究,在此基础上阐述了钛合金,特别是亚稳β钛合金相变的基本特点,并分析和讨论了数字化描述钛合金中析出相尺寸、形貌、分布特征的可行性以及建立合金成分、组织特征、工艺参数和服役性能之间关系的复杂性和可行性.