Treatment of Advanced Divertor Configurations in the Flux-Coordinate Independent turbulence code GRILLIX
先进的偏滤器配置修改了偏滤器的磁性几何形状，以实现强磁通量膨胀、增加的连接长度和更高的偏滤器体积的组合，从而改善分离稳定性、中性/杂质约束和热通道加宽。在本文中，我们讨论了修改的通量坐标无关（FCI）湍流代码GRILLIX处理广义磁几何，允许调查的影响，磁几何湍流结构的边缘和SOL。从数值定义的磁平衡的网格和平行运营商的发展进行了讨论，是通过处罚的边界条件的应用，与有限宽度的方法一般处理复杂的非共形边界。初始测试的双曲线（平流）和抛物线（扩散）的测试情况下，雪花的情况。
2019-08-13 physics.plasm-ph
Gyrokinetic projection of the divertor heat-flux width from present tokamaks to ITER
本文采用XGC 1边缘回旋动力学程序对附着等离子体条件下偏滤器板热流宽度进行了高保真度的计算。模拟结果与从现有托卡马克装置获得的经验标度$λ_q \propto B_P^{-γ}$进行了验证，其中$λ_q$是映射到外侧中平面的偏滤器热流宽度，而$γ_q=1.19$由T. Eich等人[Nucl. Fusion 53（2013）093031]，并且$B_P$是外侧中平面分界线表面处的极向磁场的大小。当外推到ITER时，这种经验标度预测$λ_q \leq 1mm$，这将需要在Q=10的情况下以非常高的分界线密度$(n_{sep}/n_{Greenwald} > 0.6)$运行，以实现半分离等离子体操作和高辐射分数，从而导致可接受的偏滤器功率通量。然而，XGC 1预测ITER的$λ_q$超过5 mm，这表明在ITER Q=10的情况下，可以在更宽的等离子体分界线密度和辐射分数范围内获得可接受的偏滤器功率负载。这种差异背后的物理原因是，根据XGC 1的结果，虽然离子磁漂移的偏滤器热通量宽度的贡献是更广泛的，在目前的托卡马克，湍流电子的贡献是更广泛的ITER。高电流C-Mod放电被发现是在一个混合的制度：虽然由离子新古典磁漂移的热通量宽度仍然比湍流电子热通量宽度宽，热通量的大小是由较窄的电子热通量占主导地位。
2017-04-21 physics.plasm-ph
Divertor heat fluxes and profiles during mitigated and unmitigated Edge Localised Modes (ELMs) on the Mega Amp Spherical Tokamak (MAST)
边缘局部模式（ELM）是未来设备的一个问题，因为它们会限制偏滤器的运行寿命。ELMs的缓解可以通过应用共振磁扰动（RMP）来执行，共振磁扰动的作用是降低等离子体边缘的压力梯度。在等离子体范围内，使用环形模数n=3，4和6的扰动，已进行了调查的影响，RMP MAST。已经看到，RMP增加ELM频率，这引起ELM能量的相应降低。减少的ELM能量降低了到偏滤器的峰值热通量，ELM能量减少三倍，产生峰值热通量减少1.5倍。偏滤器热通量剖面的测量结果表明，撞击点分裂的证据与使用真空代码ERGOS的建模一致。
2013-06-27 physics.plasm-ph
Investigation of conventional and Super-X divertor configurations of MAST Upgrade using SOLPS
介绍了利用SOLPS 5.0对MAST升级偏滤器构型进行的首批研究之一。我们专注于理解与Super-X偏滤器（SXD）的新几何结构相关的主要前景。这包括讨论磁通量膨胀和体积功率损失对减少目标功率负载的影响，偏滤器几何形状对偏滤器闭合和偏滤器中中性物质和辐射分布的影响，连接长度在扩大目标润湿面积中的作用。MAST间ELM H模式等离子体典型条件的比较证实了Super-X拓扑结构的性能改善，从而导致相对于中性粒子的偏滤器闭合明显更好（来自靶的原子通量增加了6倍，但从偏滤器到上部SOL的原子通量减少了2倍），增加的辐射体积和增加的总功率损耗（2倍），以及通过偏滤器中的磁通量膨胀和较大的体积功率损耗（在附着的等离子体中为5-10倍）来减少目标功率负载。由于体积功率损失的重要性更大，SXD对目标功率负载的减少随着碰撞性（高密度或分离状态）而进一步增加。据发现，冷偏滤器等离子体导致更强的平行温度梯度的SOL驱动更多的平行热通量，这意味着垂直传输的有效性，在目标上传播的功率可以降低，这需要考虑在任何优化。
2014-06-17 physics.plasm-ph
Kinetic modeling of divertor heat load fluxes in the Alcator C-Mod and DIII-D tokamaks
采用新古典输运程序XGC 0，[C.S. Chang et.等人，Phys. Plasmas 11，2649（2004）]用于计算Alcator C-Mod和DIII-D托卡马克的外偏滤器板中的热通量和热负荷宽度。利用XGC 0程序研究了热负荷通量宽度与新经典效应、中性碰撞和反常输运的关系。XGC 0代码包括真实的X点几何形状、中性源模型、碰撞效应和异常输运的扩散模型。我们观察到XGC 0新经典热负荷的宽度与总等离子体电流$I_{\rm p}$近似成反比。的偏滤器的热负荷的宽度与等离子体电流的缩放检查的Alcator C-Mod放电和四个DIII-D放电。偏滤器的热负荷宽度与等离子体电流的缩放被发现是较弱的Alcator C-Mod放电相比，缩放中发现的DIII-D放电。中性碰撞对热负荷宽度的$1/I_{\rm p}$标度的影响不显着。虽然包含极轴均匀的反常输运导致偏离$1/I_{\rm p}$标度，但包含由气球型不稳定性驱动的反常输运导致恢复新经典$1/I_{\rm p}$标度。玻姆或Gyro-Bohm标度的异常输运不强烈影响的热负载宽度对等离子体电流的依赖性。反常输运的加入，在一般情况下，导致加宽的新经典偏滤器热负荷的宽度和偏滤器板上的新经典热负荷通量增强。了解托卡马克刮除层等离子体中的热输运对于加强预测ITER偏滤器条件的基础是重要的。
2015-06-25 physics.plasm-ph
Divertor Heat Load in ASDEX Upgrade L-Mode in Presence of External Magnetic Perturbation
能量耗尽是未来聚变装置的主要挑战之一。施加非轴对称外部磁扰动是一种技术，研究，以减轻或抑制大的边缘本地化模式，伴随着高约束制度在托卡马克。外部磁场扰动使托卡马克的轴对称性发生制动，并导致偏滤器靶上的二维热流分布。利用ASDEX Upgrade软件研究了L模式稳态放电条件下偏滤器外靶的二维热流分布。热通量的2D特性的幅度取决于边缘处的场线之间的对准和所施加的磁扰动谱的真空响应。2D特征随着密度的增加而降低。偏滤器加宽$S$随密度的增加而增加被提议作为主要致动器。这是支持一个通用的模型，使用场线跟踪和真空场的方法，是在定量协议与测得的热通量。扰动的热通量，平均超过一个完整的环形旋转的磁扰动，是相同的非扰动热通量没有磁扰动。与未扰动参考相比，输运限定符、功率衰减长度$λ_q$和偏滤器展宽$S$在不确定性范围内是相同的。没有观察到额外的跨场传输。
2017-03-09 physics.plasm-ph
Detachment control in KSTAR with Tungsten divertor
针对KSTAR钨偏滤器热通量防护问题，本文比较附着分数反馈与基于UEDGE数据库的DivControlNN实时代理模型两种脱靶控制方法，并验证了杂质气体反馈控制及控制器整定思路。
2025-05-12 physics.plasm-ph
Assessing time-dependent temperature profile predictions using reduced transport models for high performing NSTX plasmas
本研究用TRANSP代码模拟NSTX高性能放电，对比MMM与TGLF两种输运模型的温度分布预测效果，发现MMM一致性更优，还验证了电磁湍流作用及求解器对结果的影响，为后续建模奠定基础。
2025-09-04 physics.plasm-ph
Electromagnetic turbulence simulation of tokamak edge plasma dynamics and divertor heat load during thermal quench
本研究利用BOUT++六场电磁湍流模型模拟托卡马克热猝灭阶段的边缘等离子体行为，发现偏滤器热负荷与热流宽度的剧烈变化由$E\times B$湍流对流和随机平行输运两种机制共同驱动，结果与实验定性吻合。
2023-06-16 physics.plasm-ph
L-Mode and Inter-ELM Divertor Particle and Heat Flux Width Scaling on MAST
粒子和功率在面向等离子体的部件上的分布在下一代聚变装置的设计中至关重要。功率和粒子衰减长度已被测量在一些MAST L-模式和H-模式放电，以确定其参数的依赖性，通过拟合偏滤器朗缪尔探针测量的功率和粒子通量分布，指数衰减和高斯函数的卷积。在所有的放电分析，它被发现，指数衰减长度映射到中平面主要取决于分界线电子密度和等离子体电流（或并联连接长度）。卷积高斯函数的宽度已被用来推导出近似的扩散系数，发现其变化范围为1 m2/s至7 m2/s，并且与L模式相比，H模式中的扩散系数系统地较低。
2013-06-28 physics.plasm-ph
Broadening of the Divertor Heat Flux Profile in High Confinement Tokamak Fusion Plasmas with Edge Pedestals Limited by Turbulence in DIII-D
针对未来托卡马克排热层过窄问题，本研究在DIII-D高约束低碰撞率台基中通过增强边缘湍流使热通量宽度与偏滤器扩散展宽近乎加倍，并由XGC模拟和探针测量证实。
2024-08-05 physics.plasm-ph
On the interaction between the island divertor heat fluxes, the scrape-off layer radial electric field and the edge turbulence in Wendelstein 7-X plasmas
在仿星器W7-X中，对附加偏滤器条件下SOL中径向电场$E_{\rm r}$的形成进行了实验研究。本研究的主要目的是测试的有效性，在一个复杂的3D岛偏滤器的简单模型，通常在托卡马克，有关$E_{\rm r}$鞘层电位降梯度的目标。此外，我们调查的边缘$E_{\rm r}$剪切的密度波动幅度，根据现有的参考文献，一个公认的现象减少的效果。SOL中测量的主要诊断是V波段多普勒反射计，它可以提供具有良好空间分辨率的$E_{\rm r}$和密度波动的测量。偏滤器参数的三维测量已使用红外相机进行，与$λ_{\rm q}$产生一个合适的代理模型相关的$λ_{\rm T}$。在调查的附加制度，它是第一次表明，在SOL中的$E_{\rm r}$的形成取决于偏滤器的参数，以下$E_{\rm r} \propto T_{\rm e} /λ_q$定性类似于托卡马克中发现的。然后，从分析的等离子体中，观察到的$E_{\rm r}$剪切在边缘的密度波动的幅度的适度的局部减少。
2022-10-05 physics.plasm-ph
The effect of resonant magnetic perturbations on the divertor heat and particle fluxes in MAST
边缘局部模式（ELM）是未来装置（如ITER）的一个问题，因为它们在偏滤器表面产生的瞬态热负荷很大，可能会限制装置的运行时间。本文讨论了应用共振磁扰动（RMPs）作为ELM控制MAST的机制。实验已经进行了使用n=3的环形模式数扰动和测量的撞击点分裂执行。测量已经使用红外和可见光成像来测量偏滤器的热量和粒子通量。测得的配置文件已显示出明确的分裂在L-模式，比较以及与预测的分裂位置从建模，包括屏蔽的效果。在ELM期间，还研究了作为时间函数的走向点的分裂。分裂在ELM期间变化，在峰值热通量时是最强的，并且在ELM结束时（在峰值中平面D（α）发射之后200微秒）变得更加连续。也已经看到分裂轮廓的变化，一些ELM显示出明显的分裂，而另一些则没有分裂。提出了一种可能的解释这种效果，并支持建模，它涉及的RMP字段和ELM灯丝位置之间的相对相位。
2014-06-11 physics.plasm-ph
Characteristics of grassy ELMs and its impact on the divertor heat flux width
用BOUT++湍流数值模拟方法研究了60 s稳态长脉冲高β p EAST草状ELM放电. BOUT++线性模拟表明，不稳定模谱覆盖了从低n（n=10~15）剥离-气球模（P-B）到高n（n=40~80）漂移-阿尔文不稳定性的环形模数范围。非线性模拟结果表明，ELM碰撞过程中，尽管漂移-阿尔文不稳定性在线性增长阶段占主导地位，但低n剥离模态仍会引起ELM碰撞，在压力梯度峰值位置产生脉动，并径向向外扩散到刮削层（SOL）.然而，漂移-阿尔文湍流延迟了草状ELM的开始，并随着波动延伸到基座顶部区域而增加了能量损失。仿真结果进一步表明，如果剥离驱动器被删除，波动幅度下降了一个数量级，ELM崩溃消失。偏滤器热通量宽度比基于HD模型和ITPA多托卡马克标度（或经验Eich标度）的估计值大约2倍，这是由于强径向湍流输运。
2022-03-29 physics.plasm-ph
Parallel flows as a key component to interpret Super-X divertor experiments
本文提出将平行流自洽纳入扩展双点模型，揭示了总磁通膨胀对压力平衡的作用及其对脱靶实现和控制影响的削弱，从而部分解释了Super-X偏滤器实验与模型预测之间的差异。
2024-02-27 physics.plasm-ph
Inferring the scrape-off layer heat flux width in a divertor with a low degree of axisymmetry
针对下一代托卡马克等离子体面对组件高热负荷问题，研究利用ST40的红外热成像系统与3D几何工具链，推断低轴对称度偏滤器的刮削层热通量宽度，发现单/双指数分布及环向热通量衰减的部分遮蔽效应，拓展了球形托卡马克SOL宽度的测量范围。
2024-06-24 physics.plasm-ph
The global build-up to intrinsic ELM bursts seen in divertor full flux loops in Jet
建立一个内在的ELM的全球签名被发现在JET偏滤器区域中的全通量方位环中测量的信号的相位。全通量回路信号提供与极向磁通量变化引起的电压成比例的全局测量;它们由空间积分电流密度的动态电磁感应。我们对高时间分辨率全通量回路信号VLD 2和VLD 3进行直接时域分析。我们分析的等离子体中，一个稳定的H-模式持续了几秒钟，在此期间，所有观察到的ELMs是内在的，有没有故意的意图，通过外部手段的步伐ELMing过程。ELM发生时间是由偏滤器的Be II发射确定的。我们先前发现，内在ELMs的发生时间与VLD 2和VLD 3信号的特定相位相关。在这里，我们调查如何VLD 2和VLD 3阶段随时间变化的ELM发生时间提前。我们确定了ELM的建立，其中VLD 2和VLD 3信号在约2 - 5 ms的时间尺度上逐渐与ELM优先发生的相位对齐。同时，VLD 2和VLD 3信号变得彼此相位同步，这与积分电流密度中相干全局动态的出现一致。在保持接近全局磁平衡的等离子体中，这可以反映等离子体的体积位移或运动。可以从不延伸超过ELM发生时间的数据的时间间隔中提取固有ELM的这种累积特征，使得这些全通量回路信号可以帮助ELM预测或减轻。
2015-03-10 physics.plasm-ph
Scaling of the scrape-off layer width during inter-ELM H modes on MAST as measured by infrared thermography
偏滤器表面的功率负载是未来ITER等设备的关键问题，因为材料表面的热限制。表征偏滤器的热通量的一个因素是刮除层（SOL）中的脱落长度，最近的经验缩放显示可以小到1毫米。这些预测是基于多个-使用偏滤器热通量剖面的表达式拟合的热通量宽度的机器定标，该表达式包括SOL中的指数衰减项和关于最后闭合通量的扩散项在私有通量区域中的LCFS表面。
2014-06-11 physics.plasm-ph
The role of particle, energy and momentum losses in 1D simulations of divertor detachment
一个新的一维偏滤器等离子体代码，SD 1D，已被用来检查的作用，分离的重组，辐射和动量交换。发现动量或功率损失本身都不足以在分离中产生目标离子通量的减少（通量翻转）;辐射功率损失需要a）限制和减少电离源和b）获得低目标温度T_target，用于体积动量损失的条件。在磁通翻转过程中，电子迁移的作用很小，但当T_target温度下降到1 eV左右时，电子迁移成为一个强的离子阱。在辐射损失由氢主导的情况下，分离阈值被识别为每次电离的能量成本相对于T_target的最小梯度。这也与T_target中的阈值以及上游压力与功率通量的比率有关。确定分离条件的系统的开发，使得偏滤器解决方案在给定的T_target（或缺乏一个）是由两个方程的目标离子电流的同时解决方案-一个依赖于功率损耗和其他的动量。根据详细的动量和功率损耗对温度的依赖性，存在T_target的区域，其中没有解决方案，并且等离子体从高T_target状态“跳跃”到低T_target状态。这里开发的新的分析方法提供了一种直观的方式来理解复杂的分离现象，并可以潜在地用于预测如何使用的种子杂质或回收方面的偏滤器的变化可以用来修改分离的发展。
2018-12-21 physics.plasm-ph
The Influence of Filaments in the Private Flux Region on Divertor Particle and Power Deposition
利用快速分幅相机记录下偏滤器下部体积的可见光发射，以及朗缪尔探针和红外热成像仪监测偏滤器面向等离子体表面的粒子和功率通量，研究了MAST托卡马克等离子体私有通量区中粒子通过间歇性连续结构的输运。可见光摄像机的数据表明，在偏滤器体积中，X点以上的光发射波动在刮除层（SOL）中最强。相反，在低于X点的区域中，发现这些波动在偏滤器内腿的私人通量区（PFR）中最强。对相机数据中这些细丝外观的详细分析表明，它们近似圆形，直径约1- 2厘米。最可能的环形模数在2和3之间。这些细丝将等离子体更深地喷射到私人通量区，有时是通过产生次级细丝，以0.5- 1.0 km/s的速度移动。在内部偏滤器目标的探针测量表明，在内部目标的粒子通量的波动是最强的私人通量区域，这些波动的幅度和分布是不敏感的核心等离子体的电子密度，辅助加热和是否等离子体是单零或双零。结果表明，随着等离子体电流的增加，PFR中时均粒子通量的e折叠宽度减小，但其波动幅度基本不变。在偏滤器外靶处，SOL中粒子和功率通量的波动最强。
2015-03-12 physics.ins-det physics.plasm-ph
Quiescence near the X-point of MAST measured by high speed visible imaging
使用偏滤器体积的高速成像，MAST中接近X点的区域显示为静止的。这是证实了三种不同的分析技术和静态X点区域（QXR）的分界线的1.02通量表面的跨度。原子密度的局部降低和与相机观察几何形状相关的影响被排除为QXR的原因，使得局部等离子体条件中的静止成为最可能的原因。QXR被发现是无处不在的一个显着的操作空间MAST，包括L-模式和H-模式放电线平均密度，等离子体电流和NBI功率的宽范围内。当映射到偏滤器目标的QXR占据近似的e-折叠长度的热通量分布，包含约60%的总热通量的目标，也显示出更高的频率更短的寿命波动的离子饱和电流的趋势。这与在相机图像中进一步向下观察到的偏滤器外腿的短寿命偏滤器局部对流结构一致，并表明偏滤器中对流传输的复杂多区域图像。
2017-06-20 physics.plasm-ph
Global fluid simulation of plasma turbulence in a stellarator with an island divertor
一个三维的，通量驱动的，静电的，全球性的，两种流体湍流模拟的5场周期与岛偏滤器的仿星器的结果。数值模拟使用GBS代码进行，该代码最近扩展到模拟非轴对称磁平衡中的等离子体湍流。模拟中使用的真空磁场是用Dommaschk势理论产生的，并描述了一种具有嵌套通量表面的中心区域的配置，该区域被磁岛链包围，类似于W7-X的转向配置。从核心流出的热量到达岛区域，并沿着磁岛传输，撞击对应于模拟域边界的容器壁。粒子和热的径向输运主要是由一个极向数为$m=4$的场取向相干模驱动的。基于非局部线性理论对这种模式的分析表明了它的膨胀性质。在托卡马克模拟和实验，斑点往往有助于运输，我们没有观察到间歇性运输事件的存在。
2022-01-26 physics.plasm-ph
FIREFLY: heat load and particle exhaust approximations for rapid evaluation of divertor designs
Institute for Laser and Plasma Physics, Heinrich-Heine-University（激光与等离子体物理研究所，海因里希·海涅大学）
本文提出FIREFLY工具包，通过简化热传输模型估算磁笼负荷，并利用EIRENE代码追踪粒子，评估不同磁笼几何形状的排气效率，以优化粒子排出性能。
2026-04-13 physics.plasm-ph
Gyrokinetic Simulations for Spherical Tokamak Divertor Design
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Institute for Fusion Studies, University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校聚变研究所）
开发回旋动理学代码Gkeyll模拟球形托卡马克低再循环模式，证明无需锂偏滤器板即可实现高SOL温度和低SOL密度，并揭示动理学效应可降低偏滤器峰值热通量、限制杂质污染。
2026-05-21 physics.plasm-ph
Triggers for plasma detachment bifurcation in the edge divertor region of tokamaks
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Columbia University（哥伦比亚大学）；General Atomics（通用原子能公司）
研究发现等离子体分离分支现象由分流器不对称性和辐射前沿演变触发，通过模拟揭示了温度骤降和流动反转的机制。
2026-01-21 physics.plasm-ph
First heat flux estimation in the lower divertor of WEST with embedded thermal measurements
研究了WEST托卡马克装置面向等离子体组件（PFC）中热电偶（TC）和光纤光栅（FBG）的表面热流估算。采用共轭梯度法（CGM）和伴随状态相结合的二维传热模型，计算了等离子体在PFC上的热流密度，给出了等离子体热流密度随时间的变化特征，并给出了热流密度衰减长度$λ^t_q$、热流密度分布区域$S^t$和撞击点位置$x_0$.作为第一步，五欧姆脉冲已被调查与不同的磁配置和偏滤器X-点的高度从44到68毫米从表面变化。尽管外侧移位，外部撞击点的相对位移以及来自TC/FBG系统的热通量衰减长度与磁平衡重建是一致的。
2019-02-28 physics.class-ph physics.plasm-ph
Langmuir probe and infrared thermography measurements of wide and narrow heat flux profiles in the ST40 tokamak
Tokamak Energy Ltd（托卡马克能源有限公司）；LINKS Foundation（LINKS基金会）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究ST40托卡马克中热通量分布，通过比较朗缪尔探针与红外热成像测量结果，发现近SOL热通量与电子电流有关，将电子电流贡献纳入热通量传输系数很关键，ST40升级后可对SOL功率衰减长度做更多研究。
2026-07-24 physics.plasm-ph
2D electron density profile evolution during detachment in Super-X divertor L-mode discharges on MAST-U
本文比较了 MAST-U 不同偏滤器条件下的 2D 电子密度分布，发现长腿偏滤器性能更优且脱靶更深，SOLPS 模拟验证了分布形状一致性，并揭示了中性阻力对密度峰值的影响。
2025-07-01 physics.plasm-ph
First divertor exposure experiments of a renewable boron pebble aggregate in DIII-D
University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）；Thea Energy, Inc.（Thea能源公司）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；General Atomics（通用原子能公司）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Aalto University（阿尔托大学）
在DIII-D托卡马克偏滤器中首次测试了硼卵石聚合物作为高热量等离子体面对材料，观察到显著硼尘发射，表面侵蚀速率约1 cm/s，需改进设计以减少高热量下的尘发射。
2026-06-17 physics.plasm-ph
Initial observations in X-point target divertor discharges on MAST-U
University of York（约克大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；University of Liverpool（利物浦大学）；DIFFER（荷兰等离子体物理研究所）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
MAST-U首次高功率H模式实验采用双null X点目标回旋器配置，通过优化几何结构提升等离子体排放效率，并初步展示改进的ELM缓冲效果。
2026-01-29 physics.plasm-ph
Heuristic predictions of RMP configurations for ELM suppression in ITER burning plasmas and their impact on divertor performance
本研究预测了ITER燃烧等离子体中用于ELM抑制的RMP构型子空间，发现其能降低芯部扰动并保持边界稳定，同时通过扩大热负荷条带宽度使外靶板热负荷低于10 MW m⁻²，但内靶板因热流增加和辐射效率降低出现重新附着现象。
2024-01-17 physics.plasm-ph
Evolution of radiation profiles in a strongly baffled divertor on MAST Upgrade
本文利用 MAST-U 上的红外视频辐射热计诊断研究了强偏滤器中辐射脱靶的演化，发现内腿先于外腿脱靶、辐射脱靶先于粒子通量脱靶，并揭示了辐射移动与能量约束之间的关系及其对未来反应堆的潜在意义。
2024-09-04 physics.plasm-ph
Simulations of the churning mode: toroidally symmetric plasma convection and turbulence around the X-points in a snowflake divertor
通过约化MHD模拟研究雪花偏滤器中搅动模引起的输运和磁面变化，发现其输运随β_pm和d_xx变化，且可改变排热功率分配，影响磁重建。
2025-05-27 physics.plasm-ph
Investigation of atomic and molecular rates in plasma-edge simulations through experiment-simulation comparisons
偏滤器等离子体分离可能是磁约束核聚变功能所必需的。它大大减少了入射到靶上的粒子和热通量，从而减少了靶上的溅射和热负荷。因此，对偏滤器中等离子体行为进行精确的模拟对设计未来的托卡马克偏滤器是有利的。用于此目的的一个常见的模拟包是SOLPS-ITER，它以前被观察到低估了分子效应对等离子体分离的贡献。为了纠正这一点，改变其分子电荷交换的反应速率。这种改变导致偏滤器内$D_2^+$离子密度的显著增加。然后根据模拟输出计算颗粒平衡和$Dα$排放数据。这些进行了比较，实验数据和一组后处理例程的原始模拟，预测的效果，校正的电荷交换率。与后处理预测相比：分子活化扩散的增加和目标通量翻转的深度小于预测。这是由于后处理不是自洽的，并且它没有说明反应速率的改变将如何影响背景等离子体。与实验数据相比：校正显示出在一般趋势的一致性方面的显著改善，例如MAR反应速率增加和目标通量的翻转。然而，在各种反应速率的大小上仍然存在重大分歧，这表明SOLPS-ITER仍需要进一步改进。
2022-05-25 physics.plasm-ph
Particle swarm optimization of divertor targets for heat load control
本文将基于 FLARE 场线重建的快速热负荷近似与粒子群优化结合，在挡板热负荷约束下优化 ITER 外偏滤器靶板几何形状，并指出最优构型依赖背景等离子体假设。
2025-08-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
SafeDivertor: Faithful Divertor Heat Flux Reconstruction from Macroscopic Plasma State Signals via Time-Frequency Prior Exploitation
School of Computer Science and Technology, Anhui University（安徽大学计算机科学与技术学院）；Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University（清华大学计算机科学与技术系）；School of Artificial Intelligence, Anhui University（安徽大学人工智能学院）；Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院等离子体物理研究所）
本文针对磁约束聚变装置偏滤器热通量重构需求，提出SafeDivertor框架，构建DivMPS2HF数据集，实现从宏观等离子体信号在线重构热通量，性能优于基线，建立新基准。
2026-08-07 cs.AI cs.CV physics.plasm-ph
Experimental scaling of the scrape-off layer particle flux width by outboard divertor Langmuir probes with favorable Bt configuration on EAST
本文在 EAST 有利 Bt 上单零放电中校正上外偏滤器 Langmuir 探针数据，基于约 260 次放电建立 H/L/Ohmic 数据库，获得外侧 λ_js 对 W_MHD/n_e 和 P_tot 的定标律。
2023-02-17 physics.plasm-ph
Fluctuation characteristics of the TCV snowflake divertor measured with high speed visible imaging
切向观察快速相机镜头的低场侧雪花减去偏滤器在TCV分析了跨四点扫描，其中两个X点的接近度是系统地变化。在后处理的影片中观察到的结构的运动示出了相机帧的两个不同区域，其表现出不同的图案。在整个扫描过程中，外部刮除层中的一种类型的运动保持存在，而在两个空值之间的内部刮除层中明显的另一种类型的运动随着X点朝向彼此收缩而变得越来越显著。在这两个地区的波动的空间结构示出符合平衡磁场。当X点间隙宽时，在X点之间的区域中测量的波动显示出与在零区域上方观察到的波动类似的结构，对于磁场的多个环形匝保持相干，并且指示上游区域和下游区域之间的波动的物理连接。当X点间隙很小时，零值之间的内刮削层中的波动与上游的波动去相关，这表明局部产生了非线性结构。在零间区域中的细丝的运动不同，当X点间隙大时，细丝显示出沿磁通量表面的主导极向运动，相比之下，当间隙小时，细丝在磁通量表面上的主导径向运动。这证明了当零值之间的间隙小时，TCV低场侧雪花负的零值之间的跨场传输的增强。
2018-09-10 physics.plasm-ph
Scrape-off layer ion temperature measurements at the divertor target during type III and type I ELMs in MAST measured by RFEA
在未来的核聚变反应堆中，高热负荷事件，如边缘局部模式（ELM），可能会损坏偏滤器材料并将杂质释放到主等离子体中，从而限制等离子体性能。最难处理的是I型ELM，因为它们携带来自等离子体的最大部分能量，因此在靶和第一壁材料上沉积最大的热通量。了解从ELM事件释放的离子的温度是重要的，因为它决定了它们将从面向等离子体的材料引起的潜在溅射。为了在I型ELM期间通过减速场能量分析仪（RFEA）测量Ti，已使用一种新的操作技术来进行更快的测量;这被称为快速扫描技术（FST）。
2016-02-09 physics.plasm-ph
High-power TCV scenario for conventional and alternative divertor studies
Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；DIFFER - Dutch Institute for Fundamental Energy Research（荷兰基础能源研究院）
本研究在TCV托卡马克上开发出一种高功率运行情景，可在接近未来反应堆条件下研究多种偏滤器磁形，其热流水平远超此前研究，相关参数符合SPARC、ITER等未来反应堆的预期范围。
2026-08-20 physics.plasm-ph
High-resolution disruption halo current measurements using Langmuir probes in Alcator C-Mod
在Alcator C-Mod上中断期间产生的晕电流已经用朗缪尔“轨道”探针测量。这些轨道探针嵌入在一个较低的外侧偏滤器模块中，形成一个紧密间隔的垂直（极向）阵列。密集阵列提供了具有高时间分辨率（400 kHz数字化速率）的等离子体刮除区域中晕电流分布的空间依赖性（~1 cm间距）的详细分辨率。由于外侧偏滤器板上的等离子体限制，接触点在晕电流数据中清晰可辨（作为电流的反转），并且在许多中断处垂直向下移动偏滤器板。这些数据是一致的细丝重建的等离子体边界，从中可以计算出的边缘安全因子的破坏等离子体。此外，晕电流的偏滤器板上的“足迹”，并获得相关的晕通量宽度。还研究了驱动晕电流的电压和晕电流到达探针所经过的等离子体区域的有效电阻。给出了鞘层电阻、晕区电阻率和温度的估算。这些信息可以证明是有用的模拟晕流动力学。
2018-10-07 physics.plasm-ph
Magnetic mesh generation and field line reconstruction for scrape-off layer and divertor modeling in stellarators
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（德国马普等离子体物理研究所）
本文提出了一种新的无结构四边形磁通管网格生成器，用于快速插值和映射场线段，适用于磁约束聚变等离子体的磁分隔器和挡板设计优化。
2025-02-12 physics.comp-ph physics.plasm-ph
ELM mitigation via rotating resonant magnetic perturbations on MAST
共振磁扰动（RMP）的应用产生分裂偏滤器的罢工点由于RMP场和等离子体场的相互作用。旋转RMP场的应用导致撞击点分裂旋转，将粒子和热通量均匀地分布在偏滤器上。在MAST的RMP线圈已被用来产生一个旋转扰动的环形模式数n=3。在保持H模式的同时，ELM频率随着RMP旋转场的应用而加倍。在缓解过程中，ELM峰值热通量被认为是减少了50%的ELM能量和运动的撞击点，与所施加的RMP场的旋转一致，被认为是使用高空间分辨率（1.5毫米在目标）热通量配置文件使用红外（IR）热成像测量。
2014-10-09 physics.plasm-ph
Turbulent broadening of electron heat-flux width in electromagnetic gyrokinetic simulations of a helical scrape-off layer model
我们表明，交叉场运输的刮除层（SOL）可以适度增加电磁效应在高β制度，导致在更广泛的电子热通量的宽度上的终板。这一结论是从全$f$电磁陀螺动力学模拟的螺旋SOL模型，大致近似的SOL的国家球形环面实验（NSTX）。Gkeyll代码，最近成为第一个代码，以证明有能力模拟开放的磁场线鞘边界条件的电磁回旋湍流的模拟已经进行。我们扫描源速率，从而扫描$β$，以便在实验相关范围$α= 0.3-1.5$上扫描归一化压力梯度（MHD气球参数$α\propto \partial β/ \partial r \propto β/ L_p$）。当β增加时，中平面附近的压力梯度标度长度$L_p$几乎没有变化，中平面附近的交叉场传输增加10%会导致电子热通量宽度$λ_q$增加，到达终板的峰值电子热通量减少25%。
2022-04-26 physics.plasm-ph
Spacecraft heat shield study in the DIII-D tokamak
University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）；Auburn University（奥本大学）；General Atomics（通用原子能公司）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Baylor University（贝勒大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
该研究在DIII-D托卡马克搭建新平台，用两种方法使碳样品暴露于极端热通量，通过多种测量手段获取数据，模拟再现相关情况，确立了托卡马克等离子体为验证碳烧蚀模型等的高热通量环境。
2026-07-29 physics.plasm-ph
Infra-red thermographic inversion in ST40
本文提出自研 Python 数值工具 FAHF，通过有限差分法求解偏滤器瓦片热传导方程，对 ST40 红外热成像进行反演，以计算等离子体垂直热通量密度，并验证其精度在 10% 以内。
2024-10-23 physics.plasm-ph
Gyrokinetic Simulations of a Low Recycling Scrape-off Layer without a Lithium Target
本文通过动力学与流体模拟探索STEP磁几何中低再循环模式可行性，发现动力学效应是SOL动力学关键，证明用低再循环壁材可实现高SOL温低SOL密度，且动力学模拟能更好约束杂质、拓宽热通量宽度以解决部分问题。
2025-11-12 physics.plasm-ph
Predictive study of non-axisymmetric neutral beam ion loss on the upgraded KSTAR plasma-facing components
本研究利用加入三维碰撞检测的 NuBDeC 代码和升级后钨偏滤器 CAD 模型，预测 KSTAR 中 NBI 离子损失在 PFCs 上的非轴对称热通量分布及参数影响。
2025-03-14 physics.plasm-ph
Mitigation of plasma-wall interactions with low-Z powders in DIII-D high confinement plasmas
在DIII-D高约束放电中进行低Z粉末注入的实验表明，偏滤器耗散和分离增加，同时保持良好的堆芯能量约束。锂（Li）、硼（B）和氮化硼（BN）粉末在高约束模式等离子体（$I_p=$ 1 MA、$B_t=$ 2 T、$P_{NB}=$ 6 MW、$\langle n_e\rangle=3.6-5.0\cdot10^{19}$ m $^{-3}$）中以3-204 mg/s的恒定速率注入上部小角缝（SAS）偏滤器2秒间隔。在54 mg/s的速率下的多物种BN粉末显示出偏滤器中性压缩的最显著增加超过一个数量级，并且持久脱离，其中存储的磁能$W_{mhd}$轻微降低5%。204 mg/s的氮化硼粉末的速率进一步降低偏滤器上的ELM通量，但由于$n=2$撕裂模式的开始，也导致约束性能下降24%。粉末的应用还显示了壁条件的显著改善，表现为响应于非再循环材料的累积注入而减少的壁加燃料源和固有碳和氧含量。结果表明，低Z粉末注射，包括混合元素化合物，是一种很有前途的新的核心边缘兼容技术，同时使偏滤器分离，并改善高约束操作过程中的壁条件。
2022-08-16 physics.app-ph physics.plasm-ph
Compact quasiaxisymmetric stellarators, a near axisymmetric theory
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Max Plank Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, Parks Road, Oxford, OX1 3PU, UK（牛津大学鲁道夫·皮尔斯理论物理中心）
通过近轴对称微扰展开，理论分析紧凑准轴对称仿星器中脊线的形成机制，并数值验证其在内侧负高斯曲率区域的局域化特性。
2026-06-02 physics.plasm-ph
Heat loads to the wall: the thermal conduction approach
计算等离子体携带到磁聚变机壁的热通量时，通常假设功率仅沿场线流动，但这通常是不正确的。相反，我们把等离子体作为各向异性的非线性导热介质。如果平行和交叉场传输至少部分由温度梯度驱动，则该模型是物理相关的，这意味着它们受到材料表面接近度的影响。如前所述，该模型在偏滤器靶上产生了熟悉的不对称功率分布，并在尖锐边缘产生了发散的热通量。落在与场平行的墙上的功率（在传统模型中为零）是落在目标上的功率的很大一部分。在刮除层（SOL）的通量分布强烈偏离指数，因为平行的热传导是非常大的分界线附近，给出了一个更陡峭的下降，在该区域。当壁的一部分以掠射角突出到SOL中时，撞击倾斜表面的功率是通过积分在没有倾斜表面的情况下计算的平行热通量得出的值的几倍。我们还计算了第一个壁组件在壁的其他部分上的阴影效应随距离而下降的程度--这甚至不能用场线跟踪技术来估计。
2017-02-06 physics.plasm-ph
Advantage-level Aggregation Reinforcement Learning for X-point Target Magnetic Configuration Control in an EXL-50U Experiment-Calibrated Simulation Environment
Beijing ENN Fusion Energy Science and Technology Co., Ltd.（北京新奥融合能源科技有限公司）；Beijing Key Laboratory of High Magnetic Field Spherical Torus Fusion Energy（北京强磁场球形托卡马克聚变能源重点实验室）；Hebei Key Laboratory of Compact Fusion（河北省紧凑型聚变重点实验室）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；School of Physics, Dalian University of Technology（大连理工大学物理学院）；Key Laboratory of Materials Modification by Beams of the Ministry of Education（教育部材料表面与界面工程重点实验室）；School of Nuclear Science and Engineering, East China University of Technology（东华理工大学核科学与工程学院）；East China University of Technology（东华理工大学）；School of Mechanics and Engineering Science, Peking University（北京大学力学与工程科学学院）；Peking University（北京大学）
本研究针对EXL-50U实验校准模拟环境中的X点靶磁构型控制问题，提出AdvA算法优化PPO策略，实现了X点通量控制精度的大幅提升，为后续实时验证奠定基础。
2026-08-24 cs.AI physics.plasm-ph
Design and Testing of Dimes Carbon Ablation Rods in the DIII-D Tokamak
本研究针对高速航天器碳基隔热罩消融模型测试需求，设计了适用于DIII-D托卡马克偏滤器高热流环境的多种构型ATJ石墨棒，分析了SiC涂层方案，并介绍了初步实验结果。
2021-06-15 physics.plasm-ph physics.space-ph
Functional perturbation theory under axisymmetry: Simplified formulae and their uses for tokamaks
本文提出轴对称托卡马克中泛函微扰理论的简化闭式公式，用于快速计算偏滤器X点、磁轴、LCFS和磁面在微扰下的变化，以改进等离子体控制、促进脱靶并优化真空室空间利用。
2025-03-08 math-ph math.DS math.FA
