提高等离子体密度对不同放电条件下逃逸电子行为对比分析

利用硬X射线诊断系统,对比分析了提高等离子体密度对欧姆放电和低杂波电流驱动放电下逃逸电子行为的影响.实验结果表明:在欧姆放电平顶阶段提高等离子体密度能有效抑制强逃逸分布,然而在低杂波关断时提高等离子体密度并没有抑制电子逃逸,反而出现逃逸电子雪崩增长.根据不同逃逸产生机制对该现象进行了对比分析.     

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。     

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。     

托卡马克等离子体中电子逃逸产生机制综述

托卡马克等离子体中与逃逸电子动力学相关的实验研究是热核聚变的重要研究课题之一.逃逸电子的初级和次级产生机制是逃逸电子产生的两个主要机制.根据国内外的一系列资料,介绍了热核聚变研究中不同放电条件下逃逸电子的产生过程以及实验证据,包括:欧姆放电中电子逃逸的雪崩过程,电子回旋共振加热期间逃逸电子产生的实验现象以及低杂波电流驱动与离子伯恩斯坦波协同加热下逃逸增强的实验研究.     

聚变发电试验堆固态包层瞬态电磁载荷的数值模拟

包层作为聚变堆中最重要的部件之一,其工作状态的分析是保证包层系统安全稳定运行的必要一步.以中国聚变工程试验堆中氦冷固态包层为例,分析包层工作所处的电磁环境,根据等离子破裂的具体工况,利用Ansys Workbench平台中的Maxwell电磁模块进行了磁场系统和包层系统的建模,模拟分析具体工况下固态包层上的瞬态电磁载荷,得到等离子破裂下的涡流分布图、矢量图、电磁力曲线图以及产生的扭矩.可知破裂产生的电磁影响在径向上最大,径向电磁力最大且线性破裂的影响大于指数破裂.为CFETR固态包层的安全分析和进一步设计改进提供参考数据.     

利用等离子体作为高效控制开关的试验分析

介绍了利用原发电子与氢分子碰撞产生的等离子体在满足阈值发生雪崩效应时,将等离子体作为脉冲大电流的载体,实现了对脉冲大电流的通导。对具体实验的设置、实施时的主要细节等进行了量化分析研究。该装置大大优于传统的开关器件,具有使用寿命长、高频率的开关动作及工作稳定性好等特点,可作为高标准用途的有效控制开关。     

CFETR物理与工程研究进展

磁约束聚变是利用磁场将氘和氚燃料以等离子体的形式约束并发生聚变反应,被认为有希望彻底解决人类的能源问题.中国聚变工程试验堆(CFETR)是中国磁约束聚变发展路线图规划的下一个托卡马克聚变装置,其运行将分为两个阶段:第一阶段实现200 MW聚变功率、氚自持的稳态运行;第二阶段实现1000 MW聚变功率并示范聚变电能输出. CFETR将着力解决ITER与DEMO之间存在的物理与工程技术难题,包括实现氘氚聚变稳态运行、公斤级氚的增殖与循环自持、能长时间承受高热负荷与强中子辐照的材料技术等,为我国2050年前后独立自主建设聚变电站奠定坚实的基础.     

ECCD中的俘获电子效应

通过对聚变堆级条件下的电子回旋波电流驱动(ECCD)进行模拟,研究了俘获电子效应对电流驱动及功率沉积的影响。结果表明:俘获电子会吸收更多的波功率,使波功率的沉积更加集中,并且使电流驱动效率明显降低。     

磁约束聚变能源的发展机遇与挑战

磁约束聚变能源具有安全、经济和环境友好的优点，是未来理想的战略能源，可为“双碳”目标的实现做出重大贡献。磁约束聚变是利用磁场将氘和氚燃料以等离子体的形式约束并发生聚变反应，被认为有希望彻底解决人类的能源问题，也是中国核能发展的长远目标。当前中国正在积极参加国际热核聚变实验堆（ITER）的建设，支持国内ITER专项的物理和工程技术研究，在吸收和消化ITER经验的基础上，自主设计以获取聚变能源为目标的中国聚变工程试验堆（CFETR）。聚变能源开发难度很大，机遇和挑战并存，需要长期持续攻关。     

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.     

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.     

电流对金属超塑性变形中晶内位错形态的影响

在7475铝合金超塑性变形过程中沿拉伸方向对试样通以脉冲电镜，对变形后试样的透射电镜观察发现晶内位错呈顺电子流动方向排列的形态，而且位错密度有增加的迹象，分析认为这种位错形态的产生源于由脉冲电流而引起的电子风对位错段产生的一个类似于外加应力的电子风力，此力促进了位错的运动。由于大部分位错被合金中的沉淀相粒子钉扎住，因此位错的自由端在电子风力的推动下绕沉淀相粒子转动，直至位错线与电流方向平行，另外电子风力也会促进被阻塞在沉淀相粒子处的位错团的移动，从而促进了晶内位错的增殖，提高了位错密度。     

大电流弧光放电机理讨论

用电磁学理论结合能带理论讨论了弧光放电机理问题,认为在大电流的条件下,电极上能够产生大量的焦耳热使得阴极上的自由电子在晶格势场中的能态升高;由于大电流可以使得大量载流子参与定向运动,当电极断开时,大量载流子的定向运动动能转化为阴极上自由电子在晶格势场中的电势能,进一步升高阴极上自由电子在晶格势场中的能态;由于大电流使得阴极上聚集的自由电子数量巨大,从而在阳极和阴极间产生强电场,在两极间强电场的作用下,可以产生场致发射。解释了弧光放电过程申的负伏安特性;分析了弧光放电过程,比较了热电子发射和场致发射的联系与区别。     

利用有源层掺杂提高有机发光

通过对电子传输层和空穴传输层的共同掺杂，达到提高有机发光二极管（DLED）电流效率的目的。与常规的在电子传输层中掺杂有机染料的掺杂器件相比，本实验是在Alq(电子传输层材料）与NPB（空穴传输层材料）形成的均匀互掺有源层中，再掺杂染料Rubrene。此种结构，其有源层能有效地限载流子而增加电子和空穴载流子相遇的几率，进而提高复合效率，使电流效率明显提高。同时，有源层的连续生长避免了有机层间界面的形成，改善了器件的稳定性。比较此结构器件与常规掺杂器件的特性，并对其发射机理进行讨论。     

Electron dynamics in collisionless magnetic reconnection

Magnetic reconnection provides a physical mechanism for fast energy conversion from magnetic energy to plasma kinetic energy. It is closely associated with many explosive phenomena in space plasma, usually collisionless in character. For this reason, researchers have become more interested in collisionless magnetic reconnection. In this paper, the various roles of electron dynamics in collisionless magnetic reconnection are reviewed. First, at the ion inertial length scale, ions and electrons are decoupled. The resulting Hall effect determines the reconnection electric field. Moreover, electron motions determine the current system inside the reconnection plane and the electron density cavity along the separatrices. The current system in this plane produces an out-of-plane magnetic field. Second, at the electron inertial length scale, the anisotropy of electron pressure determines the magnitude of the reconnection electric field in this region. The production of energetic electrons, which is an important characteristic during magnetic reconnection, is accelerated by the reconnection electric field. In addition, the different topologies, temporal evolution and spatial distribution of the magnetic field affect the accelerating process of electrons and determine the final energy of the accelerated electrons. Third, we discuss results from simulations and spacecraft observations on the secondary magnetic islands produced due to secondary instabilities around the X point, and the associated energetic electrons. Furthermore, progress in laboratory plasma studies is also discussed in regard to electron dynamics during magnetic reconnection. Finally, some unresolved problems are presented.     

密封式中子管中电子电流形成过程

分析中子管中电子电流的形成过程．对于Philip型中子管,D 离子轰击靶产生的二次电子直射进入加速区,形成的电子电流仅是总电子电流的一部分．为完整地解释电子电流的形成,必须考虑到二次电子在加速电极内壁上的散射和新产生的二次电子进入加速区形成电子流的因素．     

电子回旋共振等离子体静电探针诊断技术研究

采用Langmuir静电单探针和双探针诊断技术对微波电子回旋共振(ECR)装置产生的低温低气压氮气等离子体进行诊断.测量了等离子体密度随微波功率,轴向距离,径向距离的变化关系以及电子温度随轴向距离的变化关系.采用3种不同理论计算等离子体密度;分别采用单探针与双探针测量电子温度.结果表明,由饱和电子电流计算得到的电子密度与由受限轨道理论计算得到的电子密度相一致,约为1×1010/cm3,而由饱和离子电流计算得到的电子密度在2×1010/cm3左右;由单探针测量的轴向电子温度最高可达7 e V,而双探针的测量值最大仅为4.5 e V.越靠近离子源处,这一差异性越明显.然后引入Langmuir受限轨道理论对这些差异现象进行分析,提出电流分离的思想,将电子电流与离子电流分离,证明了受限轨道理论在ECR等离子体中的适用性.通过利用电流分离思想除去离子电流的方法得到负偏压部分的电子电流,解决了使用单探针测量电子温度时直线部分不明显的问题.