HL-2A单零偏滤器的位形特征

利用积分方法对多种电流剖面下HL 2A装置单零偏滤器位形特征进行了计算研究。积分方法的优点是可以在任意电流剖面下求解具有X 点的自由边界的Grad Shafranov方程。对HL 2A装置而言,大体上可以在合理设定的分界面形状下,经几次叠代计算出各组极向场线圈(垂直场,三对多极场和多极补偿场以及水平场)中的电流。HL 2A的单零偏滤器位形基本上是圆截面加上在X 点附近的局部形变。对刮离区和偏滤器靶板区磁力线特性进行了分析以确定偏滤器的品质。

欧姆驱动托卡马克平衡位形的确定

欧姆驱动条件下,托卡马克等离子体中的电流由欧姆驱动电流和等离子体内部的自恰电流构成。在简单的Spitzer电阻率模型下,欧姆驱动的环向电流密度剖面,主要由每一时刻的电子温度剖面和有效电荷数Zeff的剖面决定。讨论并给出了确定了平衡位形的基本方程,在大环径比近似下,给出了存在锯齿振荡条件下的环向电流剖面和小的非圆变形的平衡解。

HL-2A装置电子回旋共振加热波迹和功率沉积剖面的分析计算

在HL-2A单零偏滤器条件下,对由弱场侧沿赤道平面垂直注入的电子回旋寻常波(O-模)的波迹和波的功率沉积剖面进行了分析计算。对近磁轴共振情形,需要确定一个有效的物理尺度以正确获得波功率沉积。单一波束的有效吸收层的厚度可以合理地作为这一物理尺度,从而获得统一的功率沉积公式。对比研究了磁轴偏离赤道面和位于赤道面情况下的波功率沉积剖面。

分子束穿透托卡马克等离子体的机理

由于分子束中分子密度远高于周围等离子体密度 ,沿托卡马克内的磁力线进入分子束区域的电子因非弹性碰撞而失去部分能量和动量 ,引起分子束区的电子堆积 ,形成静电双层 ,其屏蔽效应是分子束可以较深透入托卡马克等离子体的主要机制。

一种同步回旋激射不稳定性对电磁波的直接放大

本文讨论了一种同步回旋激射不稳定性对电磁波的直接放大,它基于少量在速度空间具有空心分布的中等相对论性高能电子束与本底等离子体中本征电磁模的共振相互作用。主要关心的是的参数区域(ω_e为电子等离子体频率,Ω_e为电子回旋频率)。计算表明,若电子束的单能性很高,则不稳定性增长率比同样参数下由动力效应计算得出的增长率高若干个数量级,且最大增长率处在2ω_e附近。

近垂直传播电子回旋寻常波的传播和吸收特性的解析研究

对近垂直入射的电子回旋寻常波的传播和吸收 ,用相对论等离子体色散关系进行了分区分析 ,获得了共振层附近内区中O 模与X 模的耦合的准确表达式 ,该结果与非相对论近似下的结论有重大差别。获得了波衰减因子的解析表达式 ,波的衰减因子由两部分组成 :O 模的相对论衰减及与O 模耦合的X

长脉冲托卡马克反应堆堆心物理

本文对采用先进运行模式，具有大自举电流比值的纯感应驱动托卡马克反应堆堆心等离子体特性进行了分析。由α粒子反常扩散引起的非局域能量沉积效应对中心温度有重大影响，但基本不改变安全因子ｑ的分布。如能很好控制α粒子反常扩散。

环形轴对称等离子体的理想磁流体简正模方程

本文在环形轴对称正文坐标系中对理想磁流体运动方程进行了严格自洽的讨论,通过对压缩量·ξ项的分析,发现在ω~2《K_1~2C_~2及ω~2》K_1~2C_5~2的两种极限情况下,可以仅用两个标函数来描述全域性模的运动。对于托卡马克等离子体,可引入剪切阿尔芬近似,得到由一个标函数描述的本征运动方程,它类似于文献中常用的简化托卡马克方程,但有一些重要不同点。该方程可用于分析计算各种频段的磁流体线性运动(包括扭曲模、阿尔芬波、间隙模等)。

托卡马克理想磁流体不稳定性的统一描述(I)

在与平衡磁面相联系的坐标系下 ,用剪切阿尔芬波近似给出了统一描述托卡马克等离子体理想磁流体线性运动的本征模方程。利用此方程 ,可以进一步给出大尺度扰动 (扭曲摸、低模数气球模、阿尔芬模 )和小尺度扰动 (高模数气球模、Mercier模 )的本征模方程。

电阻性磁流体内扭曲模的离子粘滞性效应

通过进一步分析电阻性磁流体内扭曲模的频率和增长率与离子粘滞性的关系，证明离子粘滞性对电阻性磁流体内扭曲模的稳定作用与磁剪切量的大小密切相关。通常微扰方法得出的结论，即当离子粘滞率大于某一临界值时该模式被完全稳定，仅当磁剪切量非常小时才正确；当磁剪切变大时，离子粘滞的稳定效应很快减弱。

环径比接近2的托卡马克堆芯等离子体特征

初步研究了环径比接近2的托卡马克堆芯等离子体的基本特征。这类位形具有非常好的使磁流体稳定的特性,可以基本排除等离子体破裂不稳定性。从H模约束要求和氘氚燃烧实验出发,讨论了相关的基本问题:比压极限和密度极限、基本等离子体参数间的调整、氘氚自持燃烧条件等。参数选取的基本依据是ITER和ITER FEAT的设计经验。

托卡马克理想磁流体不稳定性的统一描述(Ⅱ)

采用磁力线为直线的坐标系 ,进一步将托卡马克理想磁流体剪切阿尔芬运动方程展开 ,获得了描述低模数环形阿尔芬本征模 (TAE和EAE)

磁力线为直线的磁面坐标系

介绍了在已知环形轴对称等离子体平衡位形的条件下,建立磁力线为直线的坐标系的方法。该坐标系被广泛应用于托卡马克等离子体的磁流体稳定性和动理论物理问题的理论分析,但文献中对坐标系建立方法却很少有介绍。结合几类托卡马克位形和球形环位形,对该类坐标系的特征进行了分析。

托卡马克内扭曲模色散关系中的磁剪切量

在托卡马克内扭曲模色散关系的几种表示式中，关于磁剪切量ｓ的作用存在混乱和错误。本文通过检验指出了正确的色散关系式。

氘氚燃烧托卡马克等离子体内扭曲模稳定化分析

本文分析了聚变α粒子对内扭曲模的稳定作用。去稳作用来自等离子体比压值,稳定化效应来自离子反磁漂移及α粒子的零频率稳定化,两种对抗效应均随等离子体参数变化。对一种具体的燃烧等离子体方案,内扭曲模增长率将是等离子体温度的函数。磁轴处α粒子的密度由聚变反应率及α粒子的慢化率确定。以CIT的设计为例,分析了内扭曲模的稳定化区域及激发阈值,这些结果有普遍性意义。

托卡马克等离子体粒子输运方程的半解析研究

在输运算子为线性算子的条件下 ,对托卡马克等离子体粒子输运方程的求解进行了系统的分析。粒子输运由向外扩散和向内对流构成。给出了用格林函数表示的普遍解和相应的 Sturm-Liouville本征函数及本征值。对粒子源处在边界附近 (浅加料 )的情形 ,通过解的互补性关系 ,可以获得品质好的广义傅里叶展开。从解的一般性质看出 ,在器壁再循环很小时 ,由第一个本征函数描述的粒子密度剖面对应于较高的峰化因子。对于瞬间内部点源产生的密度剖面演化 。

加热功率沉积剖面与氘氚自持燃烧条件的建立

研究了不同的加热功率沉积剖面对托卡马克反应堆点火启动过程的影响。结果表明，在基本相同的总加热功率下，偏轴加热与近轴加热的效果没有太大的差别，因而较低能量的中性束加热有可能在反应堆中得到应用。

Suydam不稳定性的增长率

证明了用能量原理推导出的关于圆柱等离子体局部模的Suydam不稳定性,对应的动能变化量趋于无穷大,故其增长率趋于零。通过对Hain-Lust方程求解知道,Suydam不稳定性的真实物理意义是,它对应于一系列低模数的广域不稳定模,其增长率随模数加大而减小。实际上,任何扭曲模分析都一定要正确处理共振面附近的求解问题。提出了不满足Suydam判据时外扭曲模的一个求解方法。

成形线圈系统对非圆截面等离子体竖直扰动的反馈镇定

本文讨论并计算了非圆截面环流器中成形线圈系统对于等离子体竖直位移不稳定性的反馈镇定作用。通过推广无反馈时的计算方法,导出了描述问题的完整方程组。设计了求解这组耳相耦合方程组的数值编码。具体计算是对一个由24个线圈组成的真实系统进行的。结果表明解耦叠代有很好的收敛性质。对计算结果做了详细讨论并考虑了进一步发展本文成果的一些问题。

HL-1装置的低q放电实验

装置获得的最低qL值是衡最托卡马克磁流体不稳定性的控制水平的重要品质参数.通过精细调节补充送气和电流上升率的方法控制电流密度分布,使用钛吸气方法控制边缘等离子体参数,HL-1装置获得了最低qL值为1.8的稳定等离子体。实验结果表明,若电流上升率与密度上升率之比为(23—40)×10^(-19)kA·m^3的范围内,最利于获得低MHD增长率的稳定放电。预计这与中心q(0)<1峰化的电流密度分布有关。