On the relation between non-exponential Scrape Off Layer profiles and the dynamics of filaments
一个理论框架的发展,以澄清之间的关系的轮廓的密度和温度的刮削层(SOL)的波动(长丝),产生它们。该框架基于独立细丝的动力学及其统计行为,可用于严格理解导致径向太阳光剖面非指数性质以及远太阳光相对波动幅度增加的机制。几个模型的动态的细丝,这可以应用到框架,推导和讨论的目的是确定如何不同的假设导致出现的配置文件中的功能。结果发现,多种替代模型可以解释的意见,从而激励更严格和集中的实验分析。特别是,径向加速的细丝,效率较低的平行排气,以及细丝速度的统计分布都有助于在远SOL中诱导更平坦的轮廓。一个相当普遍的结果是曲线的非指数性质的弹性。同时,所讨论的几个模型也可以捕捉到在远SOL中观察到的相对波动幅度的增加。它还表明,几种情况下是兼容的SOL,这可能是由电荷交换与中性粒子的相互作用或由显着的径向加速的灯丝的扩大。
2016-06-14 physics.plasm-ph
Stochastic modelling of blob-like plasma filaments in the scrape-off layer: Continuous velocity distributions
本文分析了一个具有随机振幅、尺寸和速度分布的非相关脉冲叠加的随机模型,揭示了脉冲的广泛分布与相关性对刮削层径向分布和涨落特性的影响,并强调了大幅涨落在等离子体-壁相互作用中的重要作用。
2024-01-10 physics.plasm-ph
Interpretation of scrape-off layer profile evolution and first-wall ion flux statistics on JET using a stochastic framework based on filamentary motion
本文提出了一种新的建模技术的基础上间歇性运输,由于灯丝运动,解释实验剖面和波动数据的刮削层(SOL)的射流在发病和演变的密度剖面肩。建立一个基线的情况下,肩形成之前,和随机模型被证明是能够同时匹配的时间平均的配置文件的测量,以及PDF形状和自相关函数的离子饱和电流的时间序列在外壁。随机模型的各个方面,然后变化的目的是产生与实验一致的统计测量的轮廓肩。这是通过在模型内作用于细丝的密度汇中的强烈局部减少来实现的。所需的密度汇的减少发生在一个高度局部化的区域,密度汇的时间尺度增加了25倍。发现仅这一点不足以模拟肩部区域随着密度增加而膨胀和变平,这需要随机模型内的额外变化。发现了一个例子,该例子既包括密度下沉的减少,又包括细丝加速,并且随着肩部膨胀,该例子与实验数据一致匹配,但不能保证该解的唯一性。在随机模型的上下文中,这意味着密度汇的局部减少可以触发肩部的形成,但需要额外的物理来解释随后的演变的配置文件。
2017-06-05 physics.plasm-ph
Stochastic modelling of blob-like plasma filaments in the scrape-off layer: Theoretical foundation
本文提出一种随机模型,通过不相关脉冲的叠加及其随机分布参数,解释磁约束等离子体边界区域的高密度、平坦轮廓和间歇性涨落现象,并揭示其与团状结构的统计关联。
2023-03-31 physics.plasm-ph
Scrape-off layer turbulence in TCV: evidence in support of stochastic modelling
间歇性波动的TCV刮落层已被调查,通过分析长朗缪尔探针数据的时间序列在固定的条件下,允许计算波动统计具有高精度。离子饱和电流信号主要是由频繁发生的大振幅的突发归因于细丝结构移动通过刮除层。平均突发波形可以用双指数波形来描述,而突发的等待时间和峰值幅度都具有指数分布。与离子饱和电流中的突发相关联的是偶极子形状的浮动电势结构和径向向外定向的电漂移速度和粒子通量,平均峰值随着饱和电流突发幅度而增加。浮动电位波动具有正态概率密度函数,而离子饱和电流和估计径向速度的分布对于大的波动具有指数尾。这些研究结果进行了讨论,根据现行的灯丝运动理论和间歇刮层等离子体波动的随机模型。
2015-12-11 physics.plasm-ph
3D Simulations of Plasma Filaments in the Scrape Off Layer: A Comparison with Models of Reduced Dimensionality
本文介绍了模拟孤立的3D细丝在平板几何形状获得使用3D简化流体代码。首先,进行系统扫描以研究细丝的动态如何受到其振幅、垂直尺寸和平行程度的影响。垂直大小的灯丝被发现有很强的影响,其运动,因为它确定了平行电流的相对重要性,极化和粘性电流,而漂移波不稳定性观察到,如果初始振幅的斑点是足够的增加。接下来,3D模拟进行了比较,2D模拟使用不同的平行封闭,即鞘耗散封闭,忽略平行梯度,涡度平流封闭,忽略平行电流的影响。涡度平流封闭被发现不能复制的3D垂直动力学和高估的初始径向加速度的所有长丝研究。相比之下,与鞘管耗散闭合相比,获得了更令人满意的结果,即使在存在显著平行梯度的情况下,闭合也不再有效。具体而言,它捕捉到了在3D模拟中观察到的具有不同垂直尺寸的细丝的对比动力学,涡度平流闭合未能复制。然而,这两个封闭成功地复制了玻尔兹曼旋转效应和相关的极向漂移的斑点,在3D模拟中观察到的。虽然鞘耗散关闭的结论是更成功地复制的3D动态,它强调的涡关闭可能仍然是相关的情况下,平行电流被禁止关闭通过鞘由于影响,如增加电阻率附近的目标。
2014-10-08 physics.plasm-ph
Stochastic modeling of blob-like plasma filaments in the scrape-off layer: Time-dependent velocities and pulse stagnation
本文建立刮削层等离子体团块脉冲的随机模型,引入振幅相关的时变速度与线性阻尼,揭示脉冲停滞对径向剖面、涨落及等离子体-表面相互作用的影响。
2024-12-06 physics.plasm-ph
An experimental investigation on the high density transition of the Scrape-off Layer transport in ASDEX Upgrade
一个多诊断的方法,利用朗缪尔探针在中平面,X点和偏滤器壁,以及锂束和红外测量评估的ASDEX升级的刮除层(SOL)的演变在L-模式密度过渡导致形成的密度肩。SOL密度分布的平坦化与细丝的状态变化有关,细丝变得更快和更大,并且与$q_{\parallel}$分布的类似平坦化有关。这一转变与偏滤器外分离的开始有关,并导致SOL中速度剪切层的出现。实验测量是在良好的协议与几个灯丝模型描述的过程作为一个过渡从传导到对流为主的SOL垂直运输所造成的平行碰撞性的增加。这些结果可能具有很大的相关性,因为ITER和DEMO都将在很大程度上超过过渡值的分离偏滤器和密度,因此可能会表现出与当今设备中通常观察到的不同的对流传输水平。
2014-07-14 physics.plasm-ph
Strongly intermittent far scrape-off layer fluctuations in Alcator C-Mod plasmas close to the empirical discharge density limit
本文基于随机脉冲模型研究 Alcator C-Mod 刮削层涨落,发现接近密度极限时脉冲幅度和等待时间显著增大,远刮削层粒子和热通量增强,为预测丝状输运效应提供框架。
2023-08-08 physics.plasm-ph
Gas puff imaging of plasma turbulence in the magnetic island scrape-off layer of W7-X
本文利用气体 puff 成像诊断研究 W7-X 仿星器磁岛刮削层湍流,发现流动以极向为主、径向较弱,表明 ExB 对流主导且丝状输运受抑制,并揭示连接长度与剪切流结构的关联。
2025-03-28 physics.plasm-ph
Isotope effect on filament dynamics in fusion edge plasmas
丝状体传播的离子质量的影响,在刮除层的环形磁化等离子体的各种融合相关的多数物种,如氢同位素和氦,分析的基础上的计算等温gyrofluid模型的等离子体边缘。与轻同位素等离子体相比,重氢同位素等离子体显示出较慢的向外细丝传播,从而改善了限制特性,而不管碰撞机制如何。同样地,在完全电离的氦中,灯丝的移动速度也比在氘中慢。通过极化,有限的拉莫尔半径,和平行动力学的灯丝惯性上的不同质量的影响被确定。
2017-01-26 physics.plasm-ph
Characterization of edge and scrape-off layer fluctuations using the fast Li-BES system on COMPASS
最近,COMPASS上的锂束发射光谱(Li-BES)系统在任何类型的等离子体场景中的常规自动操作方面已经达到了其全部诊断能力,并且通常用作COMPASS等离子体边缘区域超快密度轮廓重建的标准工具。本研究的目的是探讨COMPASS Li-BES系统在表征等离子体电子密度起伏方面的优势和局限性。我们展示了等离子体束相互作用的原子物理学如何影响在不同径向位置和不同电子密度分布的测量的解释。我们还证明了广义序贯概率比测试的自动事件检测的可用性。使用非微扰诊断,我们验证了刮落层细丝和伴随的孔(密度赤字)的随机加西亚模型的有效性。
2019-02-01 physics.plasm-ph
Blob velocities and sizes in the Alcator C-Mod scrape-off layer for ohmic and high confinement mode plasmas
本研究通过改进的时间延迟估计方法,测量了Alcator C-Mod刮削层中欧姆及高约束模式等离子体的团块速度与尺寸,发现所有模式下团块以400-1000 m/s径向运动,且高约束模式与欧姆模式相似。
2025-01-24 physics.plasm-ph
Dynamics of rapidly spinning blob-filaments: fluid theory with a parallel kinetic extension
本文发展快速旋转团块丝流体理论,将自旋作为主导效应并纳入离子惯性、带状流作用及平行电子动力学,解释其低速径向传播并给出运动渐近表达式。
2023-07-15 physics.plasm-ph
Intermittent fluctuations in the Alcator C-Mod scrape-off layer for ohmic and high confinement mode plasmas
利用喷气成像数据分析了Alcator C-Mod托卡马克在欧姆模和高约束模下刮除层中的等离子体涨落。在所有的情况下调查,从一个单一的空间分辨视图到喷气的排放的时间序列占主导地位的大幅度的爆发,由于斑点状的细丝结构径向向外移动和poloidally。欧姆等离子体和边缘局域模自由和增强的D-α高约束模等离子体中的涨落统计具有显著的相似性。连续平均波形具有双侧指数形状,具有可比的时间尺度和不对称性,而突发幅度和它们之间的等待时间呈指数分布。所有这些约束模式的概率密度函数和频率功率谱密度是自相似的。这些结果是强有力的证据,支持一个随机模型描述的等离子体波动的刮削层作为一个叠加的不相关的指数脉冲。该模型的预测是在欧姆和高约束模式等离子体的实验测量非常一致。因此,随机模型提供了一个有价值的工具,预测波动诱导的磁约束聚变等离子体中的等离子体壁的相互作用。
2018-01-02 physics.plasm-ph
Modelling of turbulent impurity transport in fusion edge plasmas using measured and calculated ionization cross sections
本文用三维电磁陀螺流体计算方法模拟了托卡马克聚变等离子体边缘和刮除层中痕量杂质的湍流输运,包括等离子体轮廓梯度的演化。杂质离子的源函数是从预先确定的测量和计算的电子碰撞电离截面数据动态计算的。模拟描述了产生和进一步被动湍流E-交叉-B平流的杂质的间歇性波动和相干的对流结构(斑点)的刮除层。
2014-08-21 physics.plasm-ph
Theory-based scaling laws of near and far scrape-off layer widths in single-null L-mode discharges
采用双流体模型,解析推导了L模偏转托卡马克放电近、远刮离层宽度的理论标度律。近SOL的压力和密度衰减长度是通过利用电源之间的平衡,垂直的湍流运输通过分界线,并在血管壁的平行损失,而远SOL的压力和密度衰减长度是通过使用由细丝介导的间歇性运输模型推导出来的。在近SOL的压力衰减长度的分析估计,然后比较的结果的三维,通量驱动,全球,双流体湍流模拟的L-模式转向托卡马克等离子体,并验证对实验测量偏滤器热通量分布的实验多机数据库,在这两种情况下显示出非常好的协议。类似地,在远SOL的压力衰减长度的理论标度律进行比较,模拟结果和TCV L模式放电的实验测量,指出需要一个大型的多机数据库的远SOL衰减长度。
2021-04-19 physics.plasm-ph
Inertial blob-hole symmetry breaking in magnetised plasma filaments
磁化等离子体细丝的传播速度之间的对称性打破大的积极(斑点)和消极(孔)的振幅,所暗示的尺寸分析缩放,研究与全球(“全N”)非Boussinesq陀螺流体计算,其中包括有限的惯性效应,通过非线性极化。平坦密度背景上的交换斑点具有更高的惯性,并且比空穴传播得更慢。在存在足够大的密度梯度的情况下,效果是相反的:斑点沿着梯度加速,而空穴沿着梯度传播的速度减慢。漂移波斑点传播他们的初始涡迅速发展成一个充分发展的湍流状态,而初级孔可以保持相干许多涡流周转时间。结果承担等离子体边缘带状流演化和托卡马克刮脱层输运的影响。
2015-02-19 physics.plasm-ph
Fluid simulations of plasma filaments in stellarator geometries with BSTING
在这里,我们提出了第一个结果模拟等离子体细丝在非轴对称的几何形状,使用流体湍流扩展的\boutxx ~框架。这是可能的实施的通量坐标独立计划的平行衍生物,扩展的度量张量组件,使他们能够在三维空间中变化,并发展网格生成。已经进行了测试,以确认扩展到三维度量张量不损害相关的数值运算的准确性和稳定性。最近的变化,FCI网格生成器在\boutxx,包括曲线网格系统,允许潜在的更有效的计算,也提出了。在非轴对称几何形状的种子等离子体细丝的初步模拟报告。我们的特点细丝传播在封闭的场线区域的低场周期,旋转椭圆平衡惯性限制通过检查与细丝传播的速度缩放和电流。最后,它示出,在一个非轴对称的旋转椭圆平衡的细丝传播在一个环形不均匀的方式,它是确定的,长连接长度的刮削层使平行梯度建立,这对解释实验数据的后果。
2018-08-27 physics.plasm-ph
L-mode filament characteristics on MAST as a function of plasma current measured using visible imaging
在托卡马克等离子体边缘观察到了清晰的边界结构。这些细丝被径向喷射出来,并在远刮除层(SOL)区域携带等离子体,在那里它们负责产生大部分的传输。利用可见光成像技术,对MAST上L模式等离子体中观察到的细丝的特性进行了研究。一个比较,然后与所观察到的粒子和功率分布在偏滤器作为等离子体电流的函数。的径向速度和较小程度上的径向尺寸的细丝被发现减少等离子体电流增加在恒定的密度和输入功率。在本文中得到的结果的平均灯丝动力学等离子体电流的依赖性是一致的想法,灯丝是负责确定粒子分布在偏滤器。
2016-02-09 physics.plasm-ph
Numerical investigation of isolated filament motion in a realistic tokamak geometry
本文介绍了一个模拟几何结构中的孤立灯丝动力学的数值研究,该模拟几何结构代表了Mega托卡马克球形托卡马克(MAST)的刮除层(SOL),以前在[N.R.Walkden et.al,Plasma Phys.Control. Fusion,55(2013)105005]。本文重点研究了在外侧中平面的灯丝截面的演化,并研究了灯丝截面的质心速度与灯丝宽度和电子温度的标度。通过解耦的涡度方程成偶数和奇数奇偶分量的中心的灯丝在双正常方向平行的密度梯度驱动大的速度在双正常(近似极向)的方向,其比例与电子温度呈线性关系。在这方面,增加电子温度会导致灯丝动力学偏离2D行为。尽管3D效果的强烈影响的径向运动的细丝被示出为相对较好地预测的2D缩放。径向速度被发现与电子温度和横截面宽度成正比,表明惯性限制的性质。与两区模型[J.R. Myra et.al,Phys.Plasmas,13(2006)112502]在使用校正的并联连接长度时由于忽略了在灯丝的偏滤器区域中驱动的抗磁电流而实现了合理的一致性。由于灯丝的运动的粒子的运输的分析表明,背景温度有一个弱的径向粒子通量的整体效果,而灯丝的宽度有很强的效果。
2015-08-17 physics.plasm-ph
X-point and divertor filament dynamics from Gas Puff Imaging on TCV
一个新的气体喷流成像(GPI)诊断已安装在TCV托卡马克,提供二维的见解刮去层(SOL)的湍流动力学以上,在和以下的磁性X点。在L-模式,附加的,较低的单空放电的详细研究表明,统计特性有很小的极向变化,而巨大的差异存在于2D行为的间歇性灯丝。在偏滤器远SOL的X点上方,强细长的细丝在形状和动力学上与外侧中平面细丝的场线追踪表现出良好的一致性,突出了它们的连接。在偏滤器外腿的近SOL中,观察到短寿命、高频率和更圆(直径$\sim$ 15声Larmour半径)的细丝。这些偏滤器定位的细丝出现在最大密度的位置处径向出生,并显示出径向向外的运动,速度为$\approx$ 400 m/s,与上游连接的细丝的径向速度相当。相反,在这些放电中($B\times\nabla B$指向偏滤器之外),这些偏滤器细丝的极向速度与上游连接的细丝的极向速度有很大不同。偏滤器局部灯丝径向运输和轮廓加宽的重要性进行了探讨,使用灯丝统计和原位动力学剖面测量沿偏滤器腿。这提供了证据表明,这些细丝有助于显着的偏滤器中的电子密度分布加宽。
2022-03-21 physics.plasm-ph
Effects of plasma resistivity in three-dimensional full-F gyro-fluid turbulence simulations
本文利用全 F 回旋流体模型和 GPU 并行 FELTOR 代码模拟托卡马克湍流,揭示高、低电阻率两种输运状态及临界电阻率效应,并验证数值守恒误差和涨落分布。
2023-09-19 physics.plasm-ph
Spectral broadening from turbulence in multiscale lower hybrid current drive simulations
研究了低杂波(LH)在刮去层(SOL)中的散射。结果表明,散射可以解释LH光谱间隙没有任何特别修改的波谱。这是使用多尺度模拟方法,允许,第一次,包括全波散射物理的射线追踪/福克-普朗克计算。在这种方法中,全波散射的概率计算与统计合奏的细丝波相互作用。这些概率耦合到使用辐射转移(RT)理论的射线跟踪方程。这允许沿着整个射线轨迹对散射进行建模,这在多通道机制中可能是重要的。在Alcator C-Mod中对低杂波电流驱动(LHCD)进行了模拟,结果与实验电流和硬X射线(HXR)曲线非常一致。灯丝参数空间中的一个区域被确定在LHCD上的散射的影响是饱和的。这样的状态与实验LHCD测量相吻合,表明饱和确实发生在C-Mod中,因此细丝的确切统计特性并不重要。
2022-10-25 physics.plasm-ph
Comparison of filament properties in real-size GBS simulations and experiments of TCV-X21
本研究比较了实规模GBS模拟与TCV-X21实验中细丝性质,发现模拟结果在速度一致性上良好,但尺寸和波动水平存在偏差,揭示了湍流细丝行为的机制。
2025-12-05 physics.plasm-ph
Reduced-MHD Simulations of Toroidally and Poloidally Localized ELMs
我们使用非线性约化MHD程序JOREK来研究ASDEX Upgrade托卡马克中的ELM。环形模数,极向灯丝的大小,和径向传播速度的灯丝到刮落层是在良好的协议与ASDEX升级的I型ELMs的观察。观察到的不稳定性表现出扰动的局部化,这与最近在ASDEX升级[R.Wenninger et.al.,ELM起始时的孤立磁扰动,核聚变,提交]。这种局部化只能在具有高环形分辨率的数值模拟中描述。
2012-07-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph