Effect of detachment on Magnum-PSI ELM-like pulses: I. Direct observations and qualitative results
本研究在Magnum-PSI装置中复现托卡马克偏滤器条件，通过增加中性气压实现靶脱离，发现高气压可使类ELM脉冲能量在体积内完全耗散，并划分出ELM能量耗散的三个阶段。
2024-04-30 physics.plasm-ph
PSI-Vlasov equation
本文导出了一个描述含辐射物理系统的新方程。这种系统的例子可以在等离子体物理学、加速器物理学（同步辐射）和天体物理学（引力波）中找到。新方程是在第三个弗拉索夫方程的基础上写成的，用于运动量的概率密度分布函数：坐标、速度和加速度。构造的新的Vlasov PSI -方程使我们能够描述自然耗散系统，而不是唯象地修改第二Vlasov方程，并构造数值模拟中的守恒差分格式。
2022-06-09 physics.plasm-ph
Effect of detachment on Magnum-PSI ELM-like pulses: II. Spectroscopic analysis and role of molecular assisted reactions
本研究通过光谱分析探究脱离对Magnum-PSI ELM类似脉冲的影响，发现分子辅助反应在势能交换中关键，分子激活复合在高气压下贡献三分之一的复合率，并初步获得能量损失指标。
2023-12-26 physics.plasm-ph
Sensitivity Analysis of Transport and Radiation in NeuralPlasmaODE for ITER Burning Plasmas
Fusion Research Center, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, USA（融合研究中心，佐治亚理工学院，亚特兰大，GA，美国）
本研究扩展了基于神经常微分方程的NeuralPlasmaODE模型，对ITER燃烧等离子体的输运与辐射机制进行敏感性分析，揭示了磁场强度、安全因子及杂质含量对能量约束的主导影响，并证明了该模型在预测建模与场景优化中的实用价值。
2025-07-13 cs.LG physics.plasm-ph
The tritium burn-fraction in DT fusion
在一次通过DT聚变系统（$f_{tb}$）期间燃烧的氚的分数是聚变能量成功的中心问题。将$DT$燃烧等离子体中的氚分数$f_t$减少到一半以下增加了燃烧分数$f_{tb}\propto1/f_t$，但也增加了实现燃烧$nTτ_E\propto1/f_t(1-f_t)$所需的约束。分数燃烧的加倍仅需要所需$nTτ_E$的4/3增强。托卡马克和仿星器中的能量约束时间$τ_E$是经验陀螺玻姆，在用于构造标度律的最佳和最差结果之间近似为2。Gyro-Bohm也是发电厂所需的近似运输水平。很少有人研究的是$τ_t/τ_E$，氚与能量约束时间的比值，以及$τ_α/τ_E$，α粒子与能量约束时间的比值。氚燃烧分数与$τ_t/τ_E$成正比，因此越大越好。氦灰对等离子体的污染与$τ_α/τ_E$成正比，因此越小越好。
2021-06-06 physics.plasm-ph
Ion Temperature Measurements in the MAST-U Divertor During Steady State Plasmas and ELM Burn Through Phenomena
本研究利用RFEA测量MAST-U偏滤器的离子温度，对比了稳态下与LP测得的电子温度，捕捉了ELM烧穿的动力学过程，获得了相关温度数据与比值结果。
2024-12-10 physics.plasm-ph
Semi-analytic model of plasma-jet-driven magneto-inertial fusion
提出了等离子体射流驱动磁惯性聚变的半解析模型。计算了磁化等离子体靶与球形内爆等离子体衬层的一维耦合，考虑了衬层材料的可压缩流体力学和电离、传导和辐射引起的能量损失、聚变燃烧和α沉积、靶中离子和电子的温度、磁压力和燃料燃耗。结果表明，当衬层厚度为1 cm，预热磁化靶初始半径为4 cm时，在球收敛比< 15，衬层能量为20-40 MJ时，一维增益为3-30。给出了参数空间和物理设置的一些探索。观察到的产量表明，有可能点燃额外的致密燃料层，以达到高增益。
2017-02-16 physics.plasm-ph
Fokker Planck kinetic modeling of suprathermal alpha-particles in a fusion plasma
本文提出了一个描述惯性聚变靶氘氚燃料点火和燃烧的离子动力学模型。底层的物理模型的分析，使我们能够开发有效的数值方法来模拟聚变反应产物（α粒子）在动力学水平的创建，运输和碰撞弛豫。一个两个能量尺度的方法导致一个自洽的模型之间的耦合超热α粒子和热散装的内爆等离子体。这种方法提供了一个精确的数值处理的能量沉积和传输过程涉及超热粒子。这里提出的数值工具对已知的分析结果进行了验证。这使我们能够研究离子动力学效应对惯性约束聚变点火和热核燃烧物理的潜在作用。
2014-02-22 physics.plasm-ph
Plasma Viscosity with Mass Transport in Spherical ICF Implosion Simulations
粘性和小尺度原子级混合对惯性约束聚变（ICF）等离子体的影响是当前ICF研究中面临的挑战。尽管最近的研究表明粘性和经典输运过程引起的混合对内爆动力学有重要影响，但许多现有的ICF流体动力学程序忽略了粘性的影响。我们已经实现了拉格朗日流体动力学代码在一维球形几何等离子体粘度和质量输运，包括一个三温度模型的离子，电子和辐射处理的灰色辐射扩散近似。该程序被用来研究ICF内爆的差异和没有等离子体粘度，并确定粘度对温度历史和中子产额的影响。结果发现，等离子体粘度有实质性的影响ICF冲击动力学的特点是冲击燃烧定时，最高燃烧温度，收敛比，和时间的历史中子产生率。等离子体粘度减少了人工粘度的需要，以保持数值稳定的拉格朗日公式，也修改了电子热传导所需的通量限制。
2015-09-03 physics.plasm-ph
Prediction of Performance and Turbulence in ITER Burning Plasmas via Nonlinear Gyrokinetic Profile Prediction
本研究利用CGYRO代码和代理模型加速的非线性回转动理学模拟，预测了ITER基线方案下的等离子体分布与能量约束，发现其满足聚变目标，并揭示了微弱的同位素效应及通过降低辅助功率实现高增益的潜力。
2024-04-25 physics.plasm-ph
Integrated Radiation-Magneto-Hydrodynamic Simulations of Magnetized Burning Plasmas. I. Magnetizing Ignition-Class Designs
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
本研究通过磁化点火类设计，发现施加磁场可显著提升聚变产额和中子产额，尤其在N221204和N210808试验中表现出显著增强。
2026-01-19 physics.plasm-ph
Multiple-isotope pellet cycles captured by turbulent transport modelling in the JET tokamak
第一次成功地再现了多同位素等离子体的颗粒循环减少湍流输运建模，在一个综合的模拟框架。未来的核聚变反应堆很可能由低温弹丸注入燃料，由于更高的穿透力和更快的响应时间。准确的颗粒循环建模对于评估燃料效率和燃烧控制至关重要。在最近的JET托卡马克实验中，氘丸与反应堆相关的沉积特性注入到纯氢等离子体。同位素比剖面的测量推断氘穿透时间与能量约束时间相当。该模型成功地再现了等离子体热力学配置文件和快速氘渗透时标。减少湍流模型的预测，在一个负的密度梯度的存在下，以下粒料沉积相比，基因的线性和非线性高保真度建模。在反应堆燃料能力和燃烧控制方面，结果令人鼓舞。
2021-03-16 physics.plasm-ph
Turbulence suppression by energetic particle effects in modern optimized stellarators
湍流传输是已知的，以限制等离子体约束的现代优化仿星器。为了解决这个问题，提出了一种强烈抑制此类设备中湍流的新方法，即超热粒子的共振波粒相互作用-例如，来自离子回旋共振频率（ICRF）加热-具有连续性驱动的微不稳定性，如离子温度梯度（ITG）模式。通过分析理论和大尺度陀螺动力学模拟证明了这种机制的有效性，揭示了高达$80\%$的整体湍流减少。这些结果为新的和尚未探索的仿星器方案提供了希望，这些方案具有增强的约束和改进的性能，对于在未来设备中实现燃烧等离子体至关重要。
2020-02-29 physics.plasm-ph
Experiments conducted in the burning plasma regime with inertial fusion implosions
国家点火设施目前正在进行一项实验计划，将氘和氚燃料压缩到足以实现聚变和能量增益的密度和温度。正在研究的主要方法是间接驱动惯性约束聚变（ICF），其中高Z辐射腔（黑腔）由激光加热，将入射能量转换为X射线辐射，这反过来又驱动DT燃料填充的胶囊，使其内爆。先前的实验报告DT燃料增益超过1 [O.A. Hurricane等人，Nature 506，343（2014）]，然后超过内爆燃料的动能[S. Le Pape等人，物理修订版信函120，245003（2018）]。我们报告了最近的实验，已经实现了创纪录的聚变中子产率NIF，大于100千焦的瞬时聚变功率超过1PW，并首次进入燃烧等离子体制度，其中燃料的聚变α加热超过通过压缩传递给燃料的能量。这是通过增加高密度碳（HDC）胶囊的尺寸，增加能量耦合，同时控制对称性和内爆设计参数来实现的。两种策略成功地控制了辐射通量的对称性，从而控制了内爆的对称性：通过等离子体波在激光锥之间传递能量，以及改变黑腔的形状。在进行这些实验时，我们控制了已知的降解来源。在这里，我们将展示如何进行这些实验，以产生创纪录的性能，并证明数据的保真度，使我们得出结论，这些镜头已经进入燃烧等离子体制度。
2021-11-08 hep-ex physics.plasm-ph
