Relaxation models for Single Helical reversed field pinch plasmas at low aspect ratio
最近关于单螺旋（SH）反向场箍缩（RFP）等离子体中主导模式的纵横比（即环面的长短半径之比）的标度的研究[1]表明，在中等纵横比下，螺旋态中的主导环面模式数可以解释为弛豫过程的结果。在这项工作中，理论模型进行了比较，并验证了在低纵横比RELAX设备[2]中获得的实验数据。[1]R. Paccagnella，Phys. of Plasmas 23（2016）092512. [2]S. Masamune等人，J.Phys.Soc.Japan 76（2007）123501。
2018-05-09 physics.plasm-ph
Ion temperature gradient turbulence in helical and axisymmetric RFP plasmas
利用回旋动力学方法研究了反向场箍缩装置中螺旋和轴对称等离子体状态下离子温度梯度（ITG）引起的湍流。系统地比较了两种磁配置，线性和非线性，以评估几何形状的不稳定性和随之而来的运输，以及生产的纬向流的影响。尽管其增强的限制，高电流螺旋状态表现出较低的ITG稳定性阈值相比，轴对称状态，和ITG湍流预计将成为一个重要的贡献者的总热传输。
2015-05-19 physics.plasm-ph
New Exact Plasma Equilibria with Axial and Helical Symmetry
本文给出了轴向和螺旋形简化系统的静力平衡磁流体动力学方程的精确解，并讨论了它们之间的关系。对于这两种对称性，物理限制的解决方案进行了讨论，可以看出，出现了两个不同的家庭的物理解决方案，对应于两个不同的压力分布。一种适用于大气限制的等离子体，而另一种适用于驻留在真空中的等离子体。对于真空中的解决方案，径向依赖性被发现表现为周期性的轴对称和螺旋对称。对于这些物理解，只能考虑某个选定区域内的截断解。然后，磁场边界可以由电流片来描述。在文章的最后，将这些静力平衡解转化为非零流速解。
2022-03-26 physics.plasm-ph
From Single Helical relaxed states to helical equilibria
本文分析了R. Paccagnella，Phys. of Plasmas 23（2016）092512和所谓的“螺旋欧姆平衡”，即作为螺旋Grad Shafranov方程的解并且满足由欧姆定律施加的约束的等离子体状态。边缘稳定的螺旋平衡的存在清楚地表明，而欧姆约束是不完全满足建议的一阶微扰理论。然而，令人满意的模型预测与实验趋势相比。
2018-01-26 physics.plasm-ph
The plasma boundary in Single Helical Axis RFP plasmas
在强流反场箍缩（RFP）等离子体中获得的单螺旋轴（SHAx）态显示，除了m=1谱中的主模外，还有一个主模m=0，其环形模数与m=1模相同。这两种模式具有固定的相位关系。由m=0模式跨越反转表面产生的岛链在环向场的浅反转处产生X点结构，该结构将最后一个闭合通量表面与第一壁分离，从而产生偏滤器状配置。发现等离子体与壁面的相互作用与场线与壁面相交的连接长度有关，场线与壁面相交的连接长度显示出由主模环形周期调制的图案。这种配置，这只发生在浅环向场反转，可以利用来实现类似仿星器的岛偏滤器。
2009-09-17 physics.plasm-ph
Electrostatically driven helical plasma state
在周期性圆柱形的均匀轴向磁场中，发现了一种新的等离子体态。该状态由螺旋电极静电驱动，提供取决于半径和$mθ-nζ$的驱动场，其中$θ$是极向角，而$ζ=z/R$是环向角。我们专注于$m=n=1$。壁处的径向磁场取为零。在弱驱动的情况下，所产生的失真非常小，但是对于较强驱动，状态的平均场具有刚好在电极间距$m/n=1$之上的场线安全因子$q_0(r)$，除了边缘附近，其中$q_0$单调增加。这种状态的特点是作为一个单一的螺旋欧姆平衡与螺旋对称的应用领域。等离子体在内部似乎接近于无力，但电流密度穿过边缘附近的磁通量表面，电流必须通过螺旋电极进入和离开。这种垂直电流密度驱动大的螺旋等离子体流。这种状态的灵敏度流动边界条件，等离子体电阻率分布，静电驱动的强度，和参数，如环路电压和Lundquist数进行了探讨。计算了瞬变周期和时间渐近态的磁螺旋度。可能的应用，在环形约束装置和电力Transformers的电流驱动进行了讨论。
2017-08-11 physics.plasm-ph
Equilibrium reconstruction for Single Helical Axis reversed field pinch plasmas
单螺旋轴（SHAx）结构是强流反场箍缩（RFP）等离子体的自然状态。这些状态的特点是在核心等离子体中存在传输势垒。在这里，我们提出了一种方法来计算这些状态的平衡磁表面的无力近似，这已经实现了SHEq代码。该方法是基于叠加的零阶轴对称平衡和一阶螺旋扰动计算根据Newcomb的方程与边缘磁场测量补充。所测得的电子温度分布，软X射线发射和干涉密度测量计算的磁表面上的映射表明的平衡重建的质量。计算通量表面平均值的程序进行说明，并适用于评估的热导率分布。文中还讨论了所求得的平衡点与欧姆定律的一致性。
2011-01-11 physics.plasm-ph
Geometric scalings for the electrostatically driven helical plasma state
研究了一种新的等离子体态[C.~ Akcay，J.~ Finn，R.~ Nebel和D.~巴恩斯，物理。等离子体$\textbf{24}$，052503（2017）]，在长度为$L=2πR$的周期性圆柱体中施加均匀的轴向磁场，由螺旋电极驱动。驱动器为单螺旋，取决于$mθ+kz=mθ-nζ$，其中$ζ=z/R$和$k=-n/R$。对于强$(m,n)=(1,1)$驱动的状态被发现有一个强大的轴向平均电流密度，与平均场安全系数$q_0(r)$略高于间距的电极$m/n=1$在内部。这种状态可能应用于直流Transformers和托卡马克中电流分布的剪裁。我们研究了这些应用程序的两个几何问题的兴趣：（一）缩放的等离子体长度或纵横比的属性;和（二）不同的螺旋度，特别是$(m,n)=(1,n)$的$n>1$和$(m,n)=(2,1)$的行为。
2017-11-03 physics.plasm-ph
Stellarator bootstrap current and plasma flow velocity at low collisionality
计算了低碰撞仿星器等离子体的自举电流和流速。只要有可能，分析是在一个统一的方式在所有的低碰撞制度一般仿星器的几何形状，假设只有约束是足够好的等离子体近似在局部热力学平衡。它被发现，传统的表达式的离子流速度和自举电流在低碰撞限制是准确的，只有在$1/ν$ -碰撞制度，并需要修改在$\sqrtν$ -制度。由于有限的碰撞性的校正也进行了讨论，并发现规模为$ν^{2/5}$。
2017-03-09 physics.plasm-ph
Relaxation models for Single Helical Reversed Field Pinch plasmas
本文重新审视了几年前针对存在单一主导模式的等离子体提出的弛豫理论。数值计算和讨论了相关特征值问题的解。虽然这些解非常丰富，并且可以很好地再现实验中测量的磁场，但是在理论中没有方法来确定主螺旋度，主螺旋度是模型中的自由参数。为了找到系统中的首选螺旋度，我们建议最大限度地减少从另一个状态，这是作为一个两个区域的推广泰勒松弛模型，允许电流跳跃的松弛状态的距离。结果发现，这种比较是能够预测所观察到的缩放与纵横比和反转参数的主导模式在单螺旋态。
2016-10-26 physics.plasm-ph
Ion-acoustic eigenmodes in a helical magnetic mirror
Budker Institute of Nuclear Physics（布德克核物理研究所）
该研究针对螺旋磁镜，探讨等离子体旋转与磁场波纹耦合产生的离子声学本征模，推导其线性近似方程，指出该模可引发异常离子散射以抑制稀薄等离子体流动。
2026-08-27 physics.plasm-ph
Moderation of neoclassical impurity accumulation in high temperature plasmas of helical devices
实现杂质和氦灰控制是通向聚变级磁约束设备的道路中的关键问题，并且这尤其是螺旋反应堆的情况，其低碰撞性离子根操作场景通常显示负径向电场，这预期会引起向内的杂质箍缩。在这些工作中，我们讨论，基于实验测量和标准预测的新古典理论，如何非常低的离子碰撞的等离子体，类似于在大螺旋装置的杂质孔中观察到的，可以是一个例外，这个一般规则，以及如何一个负的径向电场可以共存的向外杂质通量。这一解释得到了国际仿星器-Heliotron剖面数据库中记录放电的比较的支持，并且可以外推以表明，在螺旋装置的核心中实现高离子温度与低核心杂质含量并不根本不相容。
2017-03-28 physics.plasm-ph
Isotope Effects on TEM-driven Turbulence and Zonal Flows in Helical and Tokamak Plasmas
National Institute for Fusion Science, National Institutes of Natural Sciences（国立研究開発法人 国立統合物理学研究所 核融合科学研究所）；The Graduate University for Advanced Studies（総合研究大学院大学）；Faculty of Arts and Sciences, Komazawa University（駒澤大学 文学部・理学部）；Nagoya University（名古屋大学）
研究同位素质量对磁镜和托卡马克等离子体中TEM驱动湍流和区流的影响，发现同位素效应导致输运减少，与传统标度相反。
2026-02-26 physics.plasm-ph
A compact tunable polarized X-ray source based on laser-plasma helical undulators
激光尾流场加速器由于其加速梯度比传统加速器大三个数量级，具有作为下一代紧凑型辐射源的基础的巨大潜力。然而，这种器件的X射线辐射仍然缺乏可调谐性，特别是强度和偏振分布。本文提出了一种基于等离子体通道引导尾场加速器的螺旋等离子体波荡器的可调谐偏振辐射源。当激光脉冲以倾斜角入射时，激光和被加速的电子经历集体螺旋运动，产生椭圆偏振的类同步辐射，其辐射强度、光谱和偏振态具有灵活的可调性。我们证明，毫米级尺寸和峰值亮度的$2\times10^{19} photons/s/mm^{2}/mrad^{2}/0.1%$带宽的辐射源可以与适当的激光和电子束参数。这种亮度与以类似光子能量运行的第三代同步辐射设施相当，这表明基于激光等离子体的辐射源有希望用于高级应用。
2016-01-26 physics.plasm-ph
Observation of oscillatory radial electric field relaxation in a helical plasma
测量了非轴对称磁约束等离子体中带状静电势扰动的弛豫。在TJ-II仿星器中注入低温氢丸引起等离子体平衡的突然扰动，观察到静电势的阻尼振荡。弛豫的波形与非轴对称磁几何中带状势弛豫的理论计算一致。磁约束结构的湍流输运特性取决于纬向流的无碰撞阻尼特性，本文是首次直接观察到这一特性。
2016-09-01 physics.plasm-ph
Helical jets driven by a ring of laser irradiation
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）
本研究利用OMEGA激光装置参数，通过环形能量递增的激光脉冲，经三维磁流体动力学模拟生成高螺旋度等离子体喷流，为天体物理螺旋等离子体结构研究提供可控实验平台。
2026-08-25 physics.plasm-ph
Properties of the electrostatically driven helical plasma state
发现了一种新的等离子体态[C.~ Akçay，J.~ Finn，R.~ Nebel和D.~巴恩斯，物理。等离子体\textbf{24}，052503（2017）]在周期性圆柱形几何形状中存在均匀施加的轴向磁场。该状态由螺旋电极提供的外部静电场驱动，并且取决于半径$r<r_w$和$mθ-nζ$，其中$m=n=1$、$θ$是极向角，并且$ζ=z/R$是环向角。在该文献中，发现强驱动形式的状态具有强的轴向平均电流密度，平均场线安全系数$q_0(r)$刚好高于内部电极的间距$m/n=1$，其中等离子体几乎是无力的。然而，在边缘处，电流密度具有垂直于$\mathbf{B}$的分量。这种垂直的电流密度驱动着近似Alfvénic螺旋的等离子体流，这是这些状态的一个显著特征。这种状态正在研究其可能的应用直流Transformers和可能的定制电流分布在托卡马克。我们提出了几个重要问题的结果，这些应用：瞬态导致的稳定状态，扭曲和扭曲的磁力线和它们与电流密度的关系，电流密度流线的性质和连接到电极的电流密度线的长度，速度边界条件的变化的敏感性，改变径向电阻率剖面的影响，以及集中的电极电势的影响。
2017-10-09 physics.plasm-ph
Impact Of A Uniform Plasma Resistivity In MHD Modelling Of Helical Solutions For The Reversed Field Pinch Dynamo
到目前为止，磁流体动力学（MHD）模拟的反向场箍缩（RFP）是假设轴对称径向时间无关的耗散轮廓。在螺旋状态下，这个假设是不正确的，因为这些耗散应该是通量函数，并且也应该表现出螺旋对称性。因此，更正确的模拟应该包括自洽耗散配置文件。作为在这个方向上的第一步，均匀耗散配置文件的情况下被认为是通过使用三维非线性粘阻MHD代码SpeCyl。研究发现，电阻率剖面的平坦化导致发电机作用的减小，从而导致边际反转甚至非反转的平衡解。这一结果的物理起源进行了讨论的RFP发电机的静电漂移的解释。这就限制了耗散结构在未来自洽模拟中的功能选择。
2016-03-11 physics.plasm-ph
Helical Electron Beam Micro-Bunching by High-Order Modes in a Micro-Plasma Waveguide
本研究在微等离子体波导中用高功率圆偏振拉盖尔-高斯脉冲激发高阶模式，实现螺旋电子束微聚束，可产出高性能高电荷相对论电子束，为相关科研与应用提供新途径。
2025-06-18 physics.plasm-ph
Impurities in a non-axisymmetric plasma: transport and effect on bootstrap current
杂质引起辐射损失和等离子体稀释，在仿星器等离子体中，新经典双极径向电场通常不利于避免强杂质峰。在这项工作中，我们使用了一个新的连续漂移动力学求解器，SFINCS代码（Stellarator Fokker-Planck Iterative Neoclassical Conservative Solver）[M。Landreman等人，Plasmas 21（2014）042503]，其采用完全线性化的Fokker-Planck-Landau算子来计算Wendelstein 7-X（W7-X）磁配置的新经典杂质输运系数。我们比较SFINCS计算与理论渐近线在高碰撞极限。我们观察并解释了1/nu标度的物种间的径向输运系数在低碰撞性，由于在物种间的碰撞运营商，这是没有发现与简化的碰撞模型，即使当动量修正。然而，如果存在径向电场，则这种类型的缩放消失。我们还利用SFINCS分析了杂质含量对新经典杂质动力学和自举电流的影响。我们表明，为了统一的等离子体有效电荷Zeff的变化可以影响自举电流足以导致偏滤器撞击点位置的偏差。
2015-11-20 physics.plasm-ph
Flux pumping and bifurcated relaxations of helical core in 3D magnetohydrodynamic modelling of ASDEX Upgrade plasmas
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）；Dutch Institute for Fundamental Energy Research（荷兰基础能源研究所）；Consorzio RFX (CNR, ENEA, INFN, Università di Padova, Acciaierie Venete SpA)（RFX联盟（意大利国家研究委员会、国家能源与新技术机构、国家核物理研究所、帕多瓦大学、威尼斯钢铁公司））；Istituto per la Scienza e la Tecnologia dei Plasmi, CNR（意大利国家研究委员会等离子体科学与技术研究所）；Proxima Fusion GmbH（Proxima Fusion有限公司）
本文基于双温度非线性全MHD模型，研究了ASDEX升级等离子体中通量泵浦的自调节机制及不同哈特曼数下的等离子体行为分叉，通过定量重现电流密度和安全因子剖面，验证了双极效应在维持通量泵浦状态中的有效性。
2026-02-17 physics.plasm-ph
Helical Structures in Vertically Aligned Dust Particle Chains in a Complex Plasma
自组装结构从垂直对齐，带电的尘埃粒子束内的玻璃盒放置在较低的，供电的电极的RF GEC细胞进行了生产和实验研究。自组织形成的一维垂直链，二维锯齿形结构和三维螺旋结构的三角形，四边形，五边形，六边形，和七边形对称的发生。系统的演变是从一个一维的链结构，通过曲折过渡到一个二维的，纺锤状的结构，然后到各种三维的，螺旋结构表现出多重对称性的进展。稳定的配置被发现是依赖于系统的限制，（其中是水平和垂直的灰尘共振频率），在一个束和RF功率的粒子的总数。对于具有固定数量的颗粒的簇，发生结构转变的RF功率是可重复的，并且没有表现出可观察到的滞后。这些结构转变的临界条件以及随后发展的一维、二维和三维结构所表现出的基本对称性，与Kamimura和Ishihara [10]理论上提出的采用分子动力学模拟确定的最低能量的理论预测构型非常一致。
2013-03-21 physics.plasm-ph
Magnetic turbulence and pressure gradient feedback effect of the $1/2$ mode soft-hard MHD limit in Large Helical Device
本研究的目的是分析磁湍流和压力梯度之间的反馈过程中的LHD内移位形，以及它的作用，在软硬兼施的不稳定性之间的过渡由模式$1/2$在中等等离子体驱动的MHD制度。在本文中，我们总结了两个不同的伦德奎斯特数，$S = 2.5 \times 10^5$和$10^6$，假设在慢重联制度的等离子体模拟的结果。高Lundquist数模拟的结果表明，LHD中间等离子体区域中的磁湍流和压力梯度低于临界值，以驱动向硬MHD状态的转变，因此仅触发软MHD极限中的弛豫（$1/2$类磁共振事件）[Phys. Plasmas 19，082512（2012）]。在低Lundquist数的情况下，系统达到硬磁流体极限，观察到等离子体崩溃。
2017-04-05 physics.plasm-ph
Exact scaling laws for helical three-dimensional two-fluid turbulent plasmas
在不作各向同性假设的情况下，导出了三维不可压缩螺旋双流体等离子体的精确标度律。对于双流体模型的每一个理想不变量，即总能量、电子螺旋度和质子螺旋度，我们导出了简单的标度律，标度律用两点增量关联函数表示，关联函数用每种物质的速度场和磁场表示.这些变量是适当的比较与\textit{in-situ}测量的太阳风在不同的空间范围和数据的数值模拟。最后，利用精确的标度律和量纲分析，我们预测了不同标度范围内的磁能谱和电子螺旋度谱。
2017-01-16 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Benchmark of the Local Drift-kinetic Models for Neoclassical Transport Simulation in Helical Plasmas
在此报告了基于几个局部漂移动力学模型的新古典输运程序的基准。这里，漂移动力学模型是ZOW、ZMD、DKES样的和全局的，如在[Matsuoka et al.，Physics of Plasmas 22，072511（2015）]。基准中采用了HSX、LHD和W7-X的磁几何结构。研究发现，当$\boldsymbol E \times \boldsymbol B$与磁漂移速度相比足够大时，$\boldsymbol E \times \boldsymbol B$不可压缩性的假设导致了模型间新经典径向通量和平行流的差异。另一方面，当$\boldsymbol E \times \boldsymbol B$和磁漂移速度是可比的，切向磁漂移，这是包括在全球和ZOW模型，填补了抑制非物理峰值的新古典径向通量在其他本地模型在$E_r \simeq 0$。特别是在低碰撞等离子体中，切向漂移效应很好地抑制了模拟中引起的径向输运的非物理行为。结果表明，ZOW模型具有减轻非物理行为的优势，在几个磁几何形状，它也实现了在LHD的自举电流的计算成本较低的全球模型相比，评估。
2016-12-19 physics.plasm-ph
Turbulent Contributions to Ohm's Law in Axisymmetric Magnetized Plasmas
本文利用从自洽作用角输运理论导出的欧姆定律的湍流推广，分析了磁湍流对轴对称磁化等离子体中电流密度的影响。除了众所周知的超电阻（螺旋度守恒）的贡献，广义欧姆定律包含一个异常的电阻率项，和一个湍流的自举类项成比例的电流密度导数。传统和先进方案的平衡和湍流剖面特征方程的数值解表明，槽“湍流自举”效应和异常电阻率湍流可以产生功率和平行电流，这是相当大的一部分（约20-25%）的相应的影响与新古典自举效应。湍流峰值和压力梯度的对准程度在确定稳态区域中起着重要作用。在全自举托卡马克装置中，超电阻率是克服空心电流剖面本征限制的关键。
2017-03-17 physics.plasm-ph
The internal disruption as hard MHD limit of 1/2 sawtooth like activity in Large Helical Device
LHD内移配置是不稳定的电阻MHD压力梯度驱动模式。在铲运机作业过程中观察到锯齿状活动。主要驱动因素是中间和内部等离子体区域中的不稳定模式$1/2$和$1/3$，其限制了LHD高级操作场景的等离子体约束效率。本研究的目的是研究$1/2$类磁活性的硬磁流体极限，在LHD操作中尚未观察到，并预测其对器件性能的影响。先前的研究指出，该系统弛豫可以是内部破坏[J. Varela等人，internal disruptions and dispersion like activity in LHD，38 th EPS Conference on等离子体物理，2011，P5.077]。在本工作中，我们模拟了一个内部破裂，我们研究了平衡的性质之前和之后的分裂过程中，它对等离子体约束效率的影响，在每个分裂阶段，$n/m = 1/2$硬MHD事件和软MHD事件之间的关系，以及如何避免或减少它们的不利影响。模拟结果指出，当压力梯度超过硬磁流体极限时，中间等离子体中的大随机区会发生强烈变形，并撕裂通量面。当不稳定性到达等离子体内部时，等离子体核附近的iota分布将受到扰动，在磁轴附近会出现三个磁岛。如果不稳定性强到足以连接中间等离子体（围绕半个小半径$ρ$）和等离子体核心（$ρ< 0.25$）中的随机区域，则驱动内部破裂。
2017-04-05 physics.plasm-ph
Plasma based helical undulator for controlled emission of circularly and elliptically polarised betatron radiationJ. Vieira, J. Martins, U. Sinha
我们探讨了等离子体为基础的模拟的螺旋波荡器能够提供圆和椭圆偏振的电子感应加速器辐射。我们专注于电离注入配置和激光脉冲驱动器的条件下，可以迫使集体电子感应加速器振荡整个被困电子束。通过分析模型和采用三维模拟和辐射计算，我们发现，圆或椭圆偏振激光驱动器可以迫使螺旋电子感应加速器振荡，产生圆/椭圆偏振电子感应加速器X射线。我们评估的偏振水平的数值和分析，并发现，圆偏振光子的数量可以通过调整激光脉冲驱动器偏振控制。我们展示了在最大光子通量区域附近，圆偏振度高达< 40%的电子感应加速器辐射的产生。对于椭圆偏振驱动器，圆偏振电子感应加速器辐射的总通量下降，并且当使用线偏振时可以忽略不计。我们的结果可以在今天的实验设施进行测试。
2016-01-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Gyrokinetic simulations of neoclassical electron transport and bootstrap current generation in tokamak plasmas in the TRIMEG code
本研究在基于三角形网格的回旋动理学程序TRIMEG中实现简化洛伦兹碰撞算符，推导非结构化网格下的通量面平均计算方法，验证了其计算电子输运与自举电流的能力，为后续自洽纳入新经典效应奠定基础。
2023-06-13 physics.plasm-ph
Rotation of a Solar Jet Driven by Plasma Flow along Helical Magnetic Fields in an Active Region
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education（教育部现代天文学与天体物理重点实验室（南京大学））
本研究通过多波长观测和模拟揭示，太阳喷流的旋转源于等离子体沿螺旋磁场的螺旋运动，而非传统磁场退扭机制。
2026-02-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Plasma metric singularities in helical devices and tearing instabilities in tokamaks
螺旋装置和托卡马克中的等离子体环向度规奇异性，引起等离子体装置内的磁表面在两种情况下进行了研究。在第一个，我们考虑的情况下，旋转等离子体的螺旋装置与圆形截面和耗散。在这种情况下，奇点被示出放置一个里奇标量曲率约束的表面上的半径，其中的里奇标量是磁表面的常数黎曼曲率张量的收缩。得到了初始磁场关于Ricci标量的上界。最后一个界限可能是有用的等离子体装置在实验室中的工程建设。还计算了法向极向漂移速度。在第二种情况下，环形度规被用来表明，有一个奇异性和撕裂不稳定性的类型之间的关系，在托卡马克考虑。此外，本文还计算了Ricci直射和Killing对称性，并将这些约束应用于托卡马克的压力方程，计算了压力。
2007-03-02 gr-qc math.DG physics.flu-dyn
Helical Core Formation and MHD Stability in ITER-Scale Plasmas with Fusion-born Alpha Particles
National Institute for Quantum Science and Technology, Rokkasho Institute for Fusion Energy（量子科学技术研究机构，六所聚变能源研究所）；National Institute for Quantum Science and Technology, Naka Institute for Fusion Science and Technology（量子科学技术研究机构，那波聚变科学与技术研究所）
研究融合生成的α粒子对ITER规模等离子体中螺旋核心形成及磁流体动力学稳定性的影响。
2025-11-21 physics.plasm-ph
Exploring the operational limits of poloidal and helical arrays of Mirnov coils in stellarators by means of a synthetic diagnostic
提出非轴对称磁位形下的合成Mirnov线圈诊断，系统评估TJ-II极向与螺旋线圈阵列对Alfvén类模式的辨识极限及等离子体屏蔽影响。
2025-03-13 physics.plasm-ph
An Improved Neoclassical Drift-Magnetohydrodynamical Fluid Model of Helical Magnetic Island Equilibria in Tokamak Plasmas
用改进的新经典四场漂移MHD模型计算了扰动离子极化电流对新经典撕裂模稳定性的影响。该计算涉及的压力和标量电势配置文件在附近的相关的磁性岛链，这使得链的传播速度是固定的自洽的确定。两种制度被认为是。首先，一个政权，其中新古典离子极向流阻尼是不够强，以提高极化电流的幅度（相对于板几何形状中发现的）。第二，一个政权，其中新古典离子极向流阻尼足够强，显着提高极化电流的幅度。在这两种制度中，考虑了两种类型的解决方案。首先，自由旋转的解决方案（即，不与静态、共振、磁扰动相互作用的岛链）。第二，锁定解决方案（即，通过与静态、共振、磁扰动的相互作用而在实验室框架中静止的岛链）。在所有情况下，极化电流要么总是稳定的，要么是稳定的，只要eta_i = d ln T_i/d ln n_e不超过某个阈值。在一定的eta_i范围内，极化电流对自由旋转的岛有稳定作用，而对相应的锁定岛有失稳作用。
2015-11-19 physics.plasm-ph
Optimization of quasisymmetric stellarators with self-consistent bootstrap current and energetic particle confinement
准对称性可以大大改善仿星器中高能粒子和热等离子体的约束。准对称仿星器在高等离子体压力下的磁场受自举电流的影响很大，但精确仿星器自举计算的计算成本已经排除了在优化内部使用。在这里，一个新的有效的方法证明了优化的准对称仿星器配置，使自举电流分布是一致的几何形状。该方法是基于这样一个事实，即所有准对称的新古典现象是同构的轴对称。因此，托卡马克中自举电流的精确公式，可以快速评估，也可以应用于仿星器。该预测的平行电流和磁流体动力学平衡中的实际平行电流之间的偏差在目标函数中被惩罚，并且平衡的电流分布被包括在参数空间中。从而获得具有显著压强的准对称结构，具有自洽的自举电流和良好的约束。在许多仿星器的聚变产生的α粒子约束的比较中，新的配置比许多以前的设计具有显着更低的α能量损失。
2022-07-26 physics.plasm-ph
Evaluation of spatiotemporal tungsten density profiles using Unresolved Transition Arrays in the Large Helical Device
Tohoku University（东北大学）；National Institute for Fusion Science, National Institutes of Natural Sciences（国立研究開発法人 国立融合科学研究所）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（综合研究大学院大学）；Interdisciplinary Graduate School of Engineering and Sciences, Kyushu University（九州大学）；Institute of Space and Plasma Sciences, National Cheng Kung University（国立成功大学空间与等离子体科学研究所）；Institute of Liberal Arts and Sciences, University of Toyama（富山大学人文社会科学部）；Naka Institute for Fusion Science and Technology, National Institutes for Quantum Science and Technology（国立研究開発法人 量子科学技術研究機構 那珂融合科学技術研究所）
通过弹丸注入技术在LHD中研究钨光谱，利用空间分辨光谱仪和Slice & Stack方法重建191.7 Å谱线发射率，结合碰撞辐射模型得到钨密度，并分析其扩散与积累行为。
2026-06-23 physics.plasm-ph
Spatiotemporal shaping of broadband helical light pulses at relativistic intensities
该研究首次在相对论强度下实验实现光弹簧，通过光谱分裂、螺旋相位印刻与相干重组，峰值强度超1.4×10^18 W/cm²，为激光OAM直接耦合等离子体OAM开辟新途径。
2025-08-08 physics.optics physics.plasm-ph
Fast and accurate calculation of the bootstrap current and radial neoclassical transport in low collisionality stellarator plasmas
该论文提出一种基于Legendre多项式和块三对角算法快速准确求解低碰撞度单能漂移动力学方程的方法，开发了新经典代码MONKES，可高效计算仿星器自举电流与单能输运系数，适用于仿星器优化与预测输运。
2025-10-31 physics.plasm-ph
Fluid & Gyrokinetic turbulence in open field-line, helical plasmas
两种流体的Braginskii代码已经模拟了开放领域的线湍流超过十年，直到最近才有可能研究这些系统的连续体gyrokinetic代码。这项工作首次在开放场线中对流体和（长波）陀螺动力学模型进行了比较，使用GDB和Gkeyll代码模拟了德克萨斯大学Helimak设备中的交换湍流（T。N. Bernard，et.例如，等离子体物理26，042301（2019））。当GDB源和鞘层边界条件（BCs）仔细选择，特别是热通量BCs，可以大大改变温度时，在一些诊断通道中达到部分协议。的波动水平的径向轮廓是定性相似和定量可比的低场侧，虽然统计，如矩的概率密度函数和高频谱显示更大的差异。这种比较表明，在两个模拟，如鞘BC，以及GDB的改进，如粒子守恒和空间变化的热导率，以实现更好的流体陀螺协议，并增加模拟实验时的保真度未来的改进领域。
2020-08-07 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Simulation of the TAEs saturation phase in Large Helical Device device: MHD burst
本文利用FAR3d代码模拟LHD等离子体中TAE的线性和非线性演化，揭示了TAE径向重叠导致MHD爆发的机制，并解释了爆发期间高能粒子损失引起的加热效率下降。
2023-04-17 physics.plasm-ph
Bootstrap Current Modeling in M3D-C1
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Thea Energy（Thea能源公司）；University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本研究在扩展MHD代码M3D-C1中实现自举电流的自洽物理模型，采用两种解析框架并结合同构性应用于准对称仿星器，经基准测试验证准确性，同时提出评估新经典输运的工作流程，提升了磁约束等离子体平衡模拟的精度。
2025-07-07 physics.plasm-ph
Piecewise omnigenous stellarators with zero bootstrap current
本文解析并数值证明分段全同性仿星器可实现零自举电流，为反应堆设计提供新途径。
2025-08-06 physics.plasm-ph
Stability of plasmas through magnetic helicity
本文结合观测、数值实验与解析结果，阐明磁螺旋度及磁力线拓扑约束如何抑制等离子体破裂，提升日冕、聚变装置及星系际环境中的长期稳定性。
2024-12-06 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Revisiting Kinematic Fast Dynamo in 3-dimensional magnetohydrodynamic plasmas: Dynamo transition from non-Helical to Helical flows
本文利用可控流体螺旋度的运动学快速发电机模型，首次系统揭示了流体螺旋度对短尺度发电机从非发电机到发电机状态转变的强影响，并展示了磁场几何结构从非扭转到扭转再到雪茄状的过渡。
2022-11-22 astro-ph.GA physics.comp-ph physics.flu-dyn
Optical control of the topology of laser-plasma accelerators
提出了一种能够产生具有螺旋电流分布的相对论电子涡旋束的扭曲等离子体加速器。这些涡束的角动量是量子化的，主导着它们的横向运动，并导致在扭曲的尾流场周围的螺旋粒子轨迹。我们专注于激光尾流场加速的情况下，驱动的激光束与螺旋时空强度分布，也被称为光弹簧。我们发现，这些轻弹簧可以旋转，因为他们激发扭曲的等离子体尾场，提供了一种新的机制来控制扭曲的尾场相速度，提高能量增益和捕获效率超过平面尾场。
2018-07-13 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Negative Turbulent Magnetic Diffusivity $β$ effect in a Magnetically Forced System
本文研究了螺旋磁能作用下的大尺度发电机过程。磁力驱动发电机的研究不如动力驱动发电机的研究好。它被认为代表了恒星日冕、吸积盘或等离子体实验室中磁场的放大。然而，螺旋磁场和等离子体之间的相互作用是一个更基本的现象，可以扩展到早期宇宙。标度不变的螺旋磁场不仅解释了目前观测到的大尺度天体物理磁场，而且提供了早期宇宙视界标度的信息。磁场与等离子体之间的相互作用本质上是非线性的，这使得其机制难以理解。但是，如果等离子体系统是由螺旋场驱动，该过程可以线性化与α和β和大尺度磁场。传统上，α效应被认为将磁场转移到大尺度区域，而β效应扩散磁场。然而，这些结论是基于不完全导出的alpha和beta。为了得到α和\b{eta}演化的精确轮廓，我们求解了一个耦合的半解析方程组，并将结果应用于大尺度磁螺旋度和磁能的模拟数据。结果表明，在对大尺度B场的放大作出显著贡献之前，平均α效应减小。相反，保持为负的β效应实际上在具有拉普拉斯算子的大尺度B场的放大中起着关键作用。并且，这种负扩散率解释了等离子体动能的衰减
2021-09-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Control of the bootstrap current in approximately quasi-axisymmetric magnetic fields
Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT（国家聚变实验室，CIEMAT）
本文提出了一种基于近准轴对称磁场和分段无源扰动的新策略，旨在实现简单线圈几何、托卡马克式约束性能及通过调节反向电流与岛型分流器的兼容性。
2026-10-27 physics.plasm-ph
Resonant excitation of whistler waves by a helical electron beam
在大型等离子体装置上，通过将螺旋电子束注入冷等离子体中，激发出已知在驱动辐射带动力学中起基本作用的合唱类哨声模式波。激发哨声波的模式结构确定使用相位相关技术表明，通过朗道共振，回旋共振和异常回旋共振的组合激发波。通过回旋共振激发的主波模是准平行传播的，而通过朗道共振和反常回旋共振激发的波模以接近共振锥的斜角传播。线性波增长率的分析捕捉实验中的主要观察结果。这一结果对研究地球内磁层哨声波的产生过程具有重要意义。
2019-08-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Review of LHD-ECRH activities and beyond
National Institute for Fusion Science（国立研究开发法人核融合科学研究所）；Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo（东京大学前沿科学研究生院）；National Institutes for Quantum Science and Technology（国立研究开发法人量子科学技术研究开发机构）；Chubu University（中部大学）；Kyoto Fusioneering Ltd.（京都聚变工程有限公司）
本文回顾LHD上ECRH系统自1998年至2025年的发展历程，涵盖硬件进步、先进等离子体机制、诊断应用及对下一代螺旋装置CHD和CHD-U的技术贡献。
2026-09-29 physics.plasm-ph
Non-resonant n = 1 helical core induced by m/n = 2/1 tearing mode in JT-60U
在JT-60 U中，观察到n = 1螺旋芯（HC）和m/n = 2/1撕裂模（TM）的同时激发[T. Bando等人，等离子体物理控制Fusion 61 115014（2019）]。本文基于实验观测和一个简单的准线性MHD模型，研究了n = 1个HCs（m/n = 2/1个TMs）的激发机制。在先前的研究中，据报道，在n = 1的HC和m/n = 2/1的TM之间观察到MHD模式的相位上的“耦合”。在这项研究中，它被发现，观察与模式频率从几个Hz到6 kHz的耦合。这表明电阻壁和等离子体控制系统不会引起耦合，因为这两个时间尺度与模式频率不同。此外，从两个观察结果来看，n = 1个HC似乎是非共振模式：n = 1个HC不与核心中q = 1表面周围的等离子体一起旋转，即使当qmin > 1时也观察到耦合。同时还观察到，当m/n = 2/1的新经典撕裂模被电子回旋电流驱动稳定时，由于n = 1的HC在芯区引起的电子涨落消失，这意味着n = 1的HC是由m/n = 2/1的TM驱动的. m/n = 2/1 TM驱动n = 1 HC的观点得到了以下观察结果的支持：堆芯中径向位移的m/n = 1/1分量的饱和振幅小于m/n = 2/1分量的饱和振幅。最后，我们重新审视了准线性MHD模型，其中m/n = 1/1 HC是由m/n = 2/1 TM的电流的边带直接感应的，这允许激发非共振m/n = …
2020-12-15 physics.plasm-ph
Pfirsch-Schlüter Current
Columbia University（哥伦比亚大学）
研究环形等离子体平衡中沿磁力线流动的 Pfirsch-Schlüter 电流，提出通过使磁面上所有磁力线的半周期积分长度相等来最小化该电流的强度和路径长度，并给出两种实现方法。
2026-10-28 physics.plasm-ph
Observations of Heteroclinic Bifurcations in Resistive MHD Simulations of the Plasma Response to Resonant Magnetic Perturbations
在单流体和双流体电阻磁流体动力学（MHD）模拟中，发现了旋转球形托卡马克等离子体中一类新的静态磁流体动力学（MHD）磁岛分叉。随着外部施加的非轴对称磁场扰动的幅度在这些模拟中增加，构成等离子体中的共振螺旋磁岛的子集的内部通量表面逐渐伸长并经历异宿线分叉。分叉的结果是产生一组新的双曲椭圆不动点，正如Poincaré-Birkoff不动点定理所预言的那样。场线计算不包括电阻MHD等离子体响应所施加的扰动场不经历这类分叉，表明在分叉过程中的等离子体自组织的重要性。
2018-06-12 physics.plasm-ph
Absolute value measurement of ion-scale turbulence by two-dimensional phase contrast imaging in Large Helical Device
本研究将绝对测量方法应用于大型螺旋装置的二维相衬成像湍流测量，首次定量获得离子尺度湍流振幅（约为电子密度的0.02%），并验证了其极向波数谱与非线性回旋动理学模拟结果在误差范围内一致。
2023-10-26 physics.app-ph physics.plasm-ph
Photon orbital angular momentum in a plasma vortex
从理论上研究了光子束与等离子体涡旋之间的角动量交换，论证了等离子体中光子角动量态的可能激发。这可能与实验室和空间等离子体诊断、射电天文学自校准和产生光子角动量束有关。一个静态的螺旋结构的等离子体扰动，和旋转的等离子体涡旋进行了详细研究，这两种情况下，和它们的相关性的物理性质的光子OAM之间的比较，建立。
2008-05-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
