KMAX实验装置中的重点研究问题

磁镜或类磁镜结构的装置是实现聚变能源商业化的一支潜在力量.然而,轴向粒子损失和MHD(magnetohydrodynamics)不稳定性制约了磁镜的发展.现代磁镜理论提出了使用串节磁镜联合动理学stabilizer的解决方案.由一个中心磁镜两个子磁镜组成的KMAX装置将探索在全对称磁场结构下上述理论的可行性.同时,我们结合旋转磁场(RMF)在Rotamak和场反装置的成功经验,提出一种利用RMF捕获逃逸粒子的新的两端磁镜改性方法.这种方法区别于使用单一电场约束逃逸离子的一般串节磁镜.除此之外,KMAX也将开展与空间等离子体相关的磁场重联、Alfven波加热等基础等离子体现象研究.     

无碰撞磁重联中的电子动力学

磁重联提供了一种快速地将磁场能量转化为等离子体动能和热能的物理机制, 它和空间 物理中的许多爆发现象密切相关. 另外, 空间环境中的等离子体基本上是没有碰撞的, 人们更加 关心的是无碰撞的磁重联过程. 本文从以下几个方面论述了电子动力学行为在无碰撞磁重联中 的作用. 在离子惯性长度尺度范围内, 离子和电子的运动是分离的, 由此产生的Hall 效应决定了 此区域中的重联电场. 另外, 电子的运动决定了重联平面内电流体系, 同时形成了沿分界线的电 子密度降低区域, 这种重联平面内的电流体系决定了垂直重联平面的第三方向磁场分量的结构; 在电子惯性长度尺度范围内, 电子压强分布的各向异性决定了在此区域内的重联电场的大小; 高 能量电子的产生是磁重联的一个重要特征, 重联电场在电子加速的过程中起着决定性的作用, 但 不同的磁场位形及其时空演化会影响电子加速的过程, 并决定电子的最终能量; 讨论了X 点附近 的次级磁岛不稳定性形成小磁岛的模拟结果和观测证据, 及其对电子加速的可能影响; 对电子动 力学行为在实验室等离子体磁重联中的进展也做了介绍. 最后, 指出了一些尚未解决的问题.     

微波单极子天线探针对等离子体密度的测量及修正

对一种新的诊断等离子体密度的方法——微波单极子天线探针的反射特性进行了详细的实验和数值研究,并与静电双探针测量结果进行比较,实验验证了两种测量结果能够较好地吻合.结合实验和数值研究,分析了电子碰撞项、鞘层以及等离子体密度不均匀性对测量结果的影响,并分别提出了鞘层修正和碰撞修正的方法,修正结果表明,在所给的实验条件中,即探针表面鞘层厚度小于1mm、气体压强小于200Pa时,鞘层修正及碰撞修正均可被忽略,而随着气压的升高,碰撞加剧,或者在较厚的鞘层条件下,修正的效果将会逐步突显.另外,测量的空间分辨率受探针几何尺寸制约.