SUNIST上MHD扰动测量和模式分析

磁流体(Magneto Hydrodynamic,MHD)不稳定性是托卡马克磁约束聚变等离子体中的基本物理现象,是影响装置放电稳定性及等离子体约束性能的重要因素.通过磁探针诊断对Sino-United Spherical Tokamak(SUNIST)上的Mirnov扰动进行测量和分析,利用奇异值分解(SVD)方法首次对扰动的环向和极向模数进行分辨,并给出放电过程中的模数时间演化过程.     

佳拉洁雅装置中溜槽线圈位置参数对等离子体注入的影响

佳拉洁雅型磁约束装置是非托卡马克磁约束装置的一种。溜槽线圈是等离子体通道的重要组成部分,溜槽线圈的作用是削弱磁阱障壁磁场的磁感应强度,实现等离子体顺利注入磁阱。溜槽线圈的参数会对注入效果产生不同的影响。为了获得更佳的注入参数,将更多地等离子体输运到磁阱,研究了等离子体入射线角度和溜槽线圈与磁阱相对位置对等离子体入射线上磁场强度的影响;并利用有限元仿真软件COMSOL建立了仿真模型,仿真分析了不同参数下的等离子体注入情况。仿真结果表明,当等离子体入射线角度为20°,溜槽线圈距磁阱距离为23 cm时,等离子体注入磁阱的效果最好。     

中国"太阳"冉冉升起

在我国,核工业西南物理研究院和中科院等离子体研究所是进行磁约束核聚变研究的两大重镇.前者进行的是常规托卡马克研究,后者主要是超导托卡马克研究. 20世纪80年代,西南物理研究院建成了托卡马克装置--中国环流器1号.2002年12月,又建成了中国环流器2A,它属于国家大科学工程.     

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。     

TEXTOR托卡马克上磁涨落水平的研究

利用逃逸电子的输运来诊断TEXTOR托卡马克上等离子体大破裂下的磁涨落水平。TEXTOR托卡马克采用包含产生逃逸影响的零维模型模拟了等离子体大破裂下的电流演化．根据模型参数-逃逸电子的损失速率,我们得到了TEXTOR托卡马克上的磁涨落水平。该磁涨落水平大约在10^-5量级,磁涨落水平随注入等离子体中原子数日的增加而增强。     

EAST全超导托卡马克高约束稳态运行实验研究进展

开发安全、清洁的核聚变能,最终解决人类能源危机是聚变科学与技术研究的终极目标. 21世纪初启动建设的国际热核聚变实验堆(ITER)项目,促使聚变能开发朝商业应用迈进了一大步.具有ITER类似结构的托卡马克(Tokamak)磁约束聚变装置开展的等离子体放电实验,成为了现阶段聚变能开发研究的焦点.中国科学院等离子体物理研究所自主设计、建造的全超导托卡马克EAST,面向未来聚变反应堆关键的工程与物理问题开展了大量的探索研究.其中,在关于聚变反应堆能否经济实用地投入商用发电的高约束稳态运行实验研究方面,取得了一系列重大突破.继2012年实现400 s低约束模长脉冲运行、验证系统长脉冲运行能力之后, 2017年EAST又刷新了高约束模等离子体放电运行时间的世界纪录,成为首个具备100 s量级高约束模准稳态运行能力的托卡马克装置,并且首次触及到了磁约束聚变等离子体中最长的时间尺度——粒子平衡时间.为面向反应堆燃烧等离子体第一壁高热负荷承载,高约束边界局域模抑制以及长时间稳态运行控制的工程与物理问题的开拓研究,提供了国际磁约束聚变界最好的实验平台.现已在EAST上开展了钨铜水冷偏滤器、锂化第一壁、射频波电流驱动、弹丸注入、精确磁面位形控制、边界局域模和高热负荷缓解等一系列相关实验,并取得了重要的研究进展.     

JET装置中的离散阿尔芬本征模探讨

当前的磁约束聚变装置常常运行在先进托卡马克区域内,先进托卡马克区域内存在负磁剪切,s<0(s=rdq/dr)。在JET(Joint European Torus)装置中探讨了一种新型的离散阿尔芬本征模式——αTAE(α-induced to-roidal Alfvén eigenmode),研究其模式随s或α变化的特性,α=-q2Rdβ/dr。这里,q是安全因子,β是等离子体压力与磁压力之比,R和r分别代表托卡马克的大半径和小半径。     

中国磁约束聚变科学技术研究进展专题·编者按

<正>核聚变能安全、清洁、资源丰富.从20世纪60年代中期到70年代,聚变研究在世界主要大国兴起,并先后建造了多种类型的磁约束聚变装置,诸如托卡马克、磁镜、仿星器、箍缩类装置等,在这些装置上对高温等离子体问题开展了大量的研究,在磁约束聚变能科学技术快速发展的同时,极大地推动了等离子体物理学的发展.     

“东方超环”创两项世界纪录

正本刊讯近日,被称为"人造太阳"实验装置的东方超环(EAST)超导托卡马克2012年物理实验顺利结束,创造了两项托卡马克运行的世界纪录:获得超过400秒的2000万度高参数偏滤器等离子体;获得稳定重复超过30秒的高约束等离子体放电,标志着我国在稳态高约束等离子体研究方面走在世界前列。高参数、高约束模式偏滤器等离子体是未来聚变托卡马克放电的最基本运行方式。     

JET装置运行条件下的阿尔芬波特性研究

JET装置运行在先进托卡马克区域,在先进托卡马克区域内存在着负磁剪切,s<0(s=rdq/dr),在正剪切和负磁剪切下理论上都发现了约束在α(α=-q2Rdβ/dr)引发气球模驱动的势β里的离散阿尔芬本征模(αTAE)。q是安全因子,β是等离子体压力与磁压力之比,R和r分别代表托卡马克的大半径和小半径。这些模式的耗散率都很小,很容易被高能量粒子激发成不稳定性模式。在现行的大型托卡马克(如:DⅢ-D,JET,JT-60U)中实验上已经观察到了许多阿尔芬现象,这种离散阿尔芬本征模式是一种去理解这些实验现象的潜在物理机制。     

基于图像处理技术的等离子体射流稳定性研究

在等离子体技术领域,目前主要基于分析等离子体电弧弧压波动情况间接的研究等离子体射流稳定性。提出一种利用CCD相机以一定频率拍摄等离子体射流图像并基于MATLAB程序分析等离子体射流稳定性的方法。首先利用高速CCD相机按照设定的拍摄频率拍摄等离子体射流图像信息并保存;然后利用MATLAB程序将拍摄的等离子体射流图像转化为灰度图,并求取灰度图中像素大于阀值的像素长度;接着根据预先测量的单位像素长度与等离子体射流实际长度的比值获取等离子体射流实时长度值;最后求取等离子体射流长度与平均长度值的差值和平均长度的比值,定量的分析射流的稳定性。此外,基于此分析方法,通过实验对层流等离子体射流稳定性进行了分析,结果表明此法可有效在线或离线分析等离子体射流稳定性,且等离子体射流的实际波动情况并不与等离子体电弧的波动情况完全保持一致。     

等离子体离子源磁场分布数值计算

在离子源的设计中，为了减少等离子体的器壁复合损失，经常采用磁场对等离子体进行约束；但磁场分布的复杂性，给实际测量带来了困难。介绍采用磁荷法对低能辐照离子源中磁场分布进行计算，给出了计算结果，并讨论了误差可能产生的原因及其影响。计算结果对于离子源设计中的阴极热电子发射、离子束有效引出面积确定体的有效约束等重要问题有一定参考价值。     

惯性约束核聚变的燃耗与增益

在讨论惯性约束核聚变基本原理及特点的基础上,推导和计算了靶丸等离子体的燃耗与增益,并进一步探讨了快点火物理。     

Direct measurement of critical Casimir forces

When fluctuating fields are confined between two surfaces, long-range forces arise. A famous example is the quantum-electrodynamical Casimir force that results from zero-point vacuum fluctuations confined between two conducting metal plates. A thermodynamic analogue is the critical Casimir force: it acts between surfaces immersed in a binary liquid mixture close to its critical point and arises from the confinement of concentration fluctuations within the thin film of fluid separating the surfaces. So far, all experimental evidence for the existence of this effect has been indirect. Here we report the direct measurement of critical Casimir force between a single colloidal sphere and a flat silica surface immersed in a mixture of water and 2,6-lutidine near its critical point. We use total internal reflection microscopy to determine in situ the forces between the sphere and the surface, with femtonewton resolution. Depending on whether the adsorption preferences of the sphere and the surface for water and 2,6-lutidine are identical or opposite, we measure attractive and repulsive forces, respectively, that agree quantitatively with theoretical predictions and exhibit exquisite dependence on the temperature of the system. We expect that these features of critical Casimir forces may result in novel uses of colloids as model systems.     

水－磁约束等离子弧切割方法研究

提出了用水箍及磁场对等离子弧进行综合二次约束的原理，并通过不锈钢切割试验探讨了水－磁约束等离子弧的特性、切割质量和加工速度的一般规律。研究表明：这种二次约束方法兼具水约束和磁约束的优点，其约束效果及相应的切割效果都优于单一水约束或磁约束所能达到的效果；利用水－磁二次约束也有助于降低喷嘴热负荷，提高喷嘴寿命与加工稳定性。     

放电室长径比与磁体间距对离子推力器原初电子约束性能的影响

电子约束效率为反映环尖型离子推力器放电性能的重要参数之一,一般采用原初电子的平均约束长度来表征。对于离子推力器,放电室长径比与磁体间距会影响磁场分布,进而影响电子约束效率。放电室长径比与磁体间距的最佳状况是原初电子在放电室中保持尽量长的时间。以二维轴对称的离子推力器放电室为几何模型,发展了计算原初电子运动情况的代码。通过求解Maxwell方程和电子运动方程得到磁场和电子的运动轨迹,从而得到原初电子的平均约束长度。对放电室长径比与磁体间距对原初电子约束性能的影响进行了参数化研究,总结了只考虑原初电子约束时放电室长径比与磁体间距的选取原则。     

低杂波改善约束与径向电场相关性的研究

为了探求HT-7托卡马克装置中加低杂波后等离子体约束改善这一现象的原因,文章从电子的径向力平衡方程入手,通过数值模拟程序计算出欧姆阶段和低杂波阶段下的径向电场分布.结果发现,加低杂波后,在低杂波功率沉积的地方,径向电场在负方向变强,径向电场分布梯度变陡,加波前后径向电场的差值(△Er)分布形成了凹槽结构,意味着加波后的...     

准线性色扩散

将粒子分布函数分为正规部分和涨落部分，由非Abel动力论方程推导出协变的准线性方程。涨落相互作用将导致色扩散，与电磁等离子体不同，它出现新的准线性效应。