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
Spatiotemporal evolution of runaway electrons from synchrotron images in Alcator C-Mod
在Alcator C-Mod托卡马克装置中，相对论逃逸电子（RE）的产生发生在低密度、转向等离子体放电的平顶电流阶段。由于高环向磁场（B = 5.4 T），RE同步辐射是由一个宽视角相机在可见光波长范围（~400-900 nm）测量。在本文中，超过一千相机图像的统计分析进行调查的等离子体条件下，观察到的同步辐射在C-Mod。此外，时空演化的RE在一个特定的放电进行了详细的探索，通过全面的分析失真校正的同步辐射图像。为了准确地预测RE能量，动力学求解器CODE [Landreman等人2014 COMPUT.物理通信185 847-855]用于在整个等离子体的六个位置处演化电子动量空间分布：磁轴和通量表面q = 1、4/3、3/2、2和3。这些结果以及实验测量的磁性拓扑结构和相机几何结构被输入到合成诊断SOFT [Hoppe et al 2018 Nucl. Fusion 58 026032]中，以模拟同步辐射和检测。有趣的空间结构附近的表面q = 2被发现与锁定模式的发病和增加MHD活动。此外，RE密度分布演变是适合通过比较实验合成图像，提供重要的洞察RE时空动力学。
2018-10-05 physics.plasm-ph
Comparison between mirror Langmuir probe and gas puff imaging measurements of intermittent fluctuations in the Alcator C-Mod scrape-off layer
研究了Alcator C-Mod托卡马克中欧姆加热等离子体中刮削层（SOL）等离子体涨落的统计特性。对于第一次，等离子体波动以及描述波动的参数进行了比较，从一个镜子朗缪尔探针（MLP）和从喷气成像（GPI），采样相同的等离子体放电测量。这种比较是补充线发射时间序列数据的分析，从MLP电子密度和温度测量合成。MLP和GPI观察到的波动通常显示出单位阶的相对波动幅度以及正倾斜和平坦的概率密度函数。这样的数据时间序列很好地描述了一个既定的随机框架，该框架将数据建模为不相关的双边指数脉冲的叠加。该过程最重要的参数是半导体的半导体特性参数，γ = τd / τw，其中τd表示单个脉冲的持续时间，τw给出连续脉冲之间的平均等待时间。在这里，我们表明，使用一种新的反卷积方法，这些参数可以一致地估计从不同的统计数据。我们还表明，由MLP和GPI诊断采样的数据的统计特性非常相似。最后，GPI信号的合成线发射时间序列的比较表明，测得的发射强度不能仅仅由一个简化的模型，忽略中性粒子动力学解释。
2020-05-05 physics.plasm-ph
Horizon-Aware Early Event Prediction for Tokamak Disruption Alarms
RIKEN AIP（理化学研究所人工智能研究中心）；Kyushu University IMI（九州大学数理学研究院）
针对托卡马克破裂报警，提出将早期事件预测目标引入生存模型，比较TLS与survTLS方法，发现直接预测视界内破裂概率的TLS在多数装置上表现最优。
2026-10-19 cs.LG physics.plasm-ph
DEGAS 2 model validation study: comparison of measured and modeled helium and deuterium line emission arising from an external gas puff on Alcator C-Mod
本文利用 Alcator C-Mod 上 GPI 诊断的气体喷流，对 DEGAS 2 中性输运程序进行验证，发现氘喷流模拟与测量吻合良好，而氦线辐射测量值比稳态模拟低三倍，并讨论了局部冷却和湍流效应两种可能原因。
2024-10-22 physics.plasm-ph
Scattering of radio frequency waves by cylindrical blobs in the plasma edge in tokamaks
射频波通常用于托卡马克聚变等离子体中的等离子体加热、电流控制以及诊断。这些波由放置在托卡马克壁附近的天线结构激发，并且它们必须在到达核心等离子体（这是它们的目标）之前通过称为刮除层的湍流层传播。这一层表现出相干的密度波动的斑点和细丝的形式。研究了射频平面波在单块物体上的散射过程，假设单块物体为无限长圆柱体。在平面波的情况下，斑点的轴不一定与外部施加的磁场对准。研究了ITER和中型托卡马克装置（如TCV、ASDEX-U、DIII-D等）的电子回旋波（$f_0$ =170 $GHz$）和ALCATOR C-MOD装置的低杂波（$f_0$ =4.6 $GHz$）。该研究涵盖了各种密度之间的对比斑点和周围的等离子体和大范围的斑点半径。
2018-01-05 physics.plasm-ph
Quantifying experimental edge plasma evolution via multidimensional adaptive Gaussian process regression
托卡马克等离子体的边缘密度和温度与能量和粒子约束密切相关，它们的量化是理解边缘动力学的基础。这些量表现出的行为范围从急剧的等离子体梯度和快速瞬态现象（例如，低和高约束制度之间的过渡），以标称固定相。因此，实验边缘测量分析需要强大的拟合技术来捕捉潜在的僵硬时空演变。此外，聚变等离子体诊断不可避免地涉及测量误差，并且数据分析需要统计框架来准确地量化不确定性。本文概述了一个广义多维自适应高斯过程例程能够自动处理噪声数据和时空相关性。我们专注于边缘基座区域，以强调在定量的等离子体的时间依赖性的配置文件，包括传输势垒的形成上的Alcator C-Mod托卡马克的进步。
2021-03-01 physics.plasm-ph
A predictive formula for the H-mode electron separatrix density: Bridging regression and physics-based models across C-Mod, AUG and JET tokamaks
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Consorzio RFX (CNR, ENEA, INFN, Università di Padova, Acciaierie Venete SpA)（RFX联盟（国家研究委员会、意大利国家新能源研究中心、意大利国家核物理研究所、帕多瓦大学、威尼斯钢铁公司））；MIT Plasma Science and Fusion Center（麻省理工学院等离子体科学与聚变中心）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；DTT S.c. a r.l.（DTT有限责任公司）；IRFM, CEA（法国原子能和替代能源署核聚变研究设施）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；UKAEA（英国原子能管理局）；VTT（芬兰技术研究中心）
本文提出一种结合回归模型和两点模型的预测公式，用于准确估计H模托卡马克分离面电子密度，适用于C-Mod、AUG、JET及后续设备。
2026-01-30 physics.plasm-ph
Hybridizing Physics and Neural ODEs for Predicting Plasma Inductance Dynamics in Tokamak Fusion Reactors
MIT Plasma Science and Fusion Center（麻省理工学院等离子体科学与聚变中心）
针对托卡马克等离子体模拟中物理方法计算成本高、数据驱动方法数据不足的问题，本文提出将物理方程与神经常微分方程融合，用于预测等离子体电流与内部电感动力学，并在 Alcator C-Mod 数据上验证其优于纯物理模型和纯神经常微分方程模型。
2023-10-30 cs.LG physics.plasm-ph
Burst statistics in Alcator C-Mod SOL turbulence
使用喷气成像数据分析了Alcator C-Mod刮除层（SOL）中的突发波动。这揭示了许多相同的波动特性，朗缪尔探针测量，包括正常分布的波动在近SOL区域，而远SOL等离子体主要是由大幅度的突发由于径向运动的斑点状结构。条件平均揭示了具有快速上升和缓慢衰减以及指数分布等待时间的突发波形。在此基础上，建立了一个爆炸动力学的随机模型。该模型预测波动幅度应遵循伽马分布。这被证明是一个很好的描述的喷气成像数据，验证这方面的模型。
2012-05-31 physics.plasm-ph
Impurity transport in Alcator C-Mod in the presence of poloidal density variation induced by ion cyclotron resonance heating
本文用局部回旋动力学模拟和考虑极向不对称和伸长效应的理论模型研究了离子回旋共振加热Alcator C-Mod放电中杂质粒子的输运。尽管在深芯区域的少数温度各向异性很强，极向不对称性被发现有一个可以忽略不计的影响湍流杂质输运由于在该地区的低磁剪切，与实验观察。根据理论模型，在外芯区域极向不对称性可能有助于减少杂质峰，但原子物理学过程中的不确定性，防止与实验进行定量比较。
2014-11-10 physics.plasm-ph
Universality of Poisson-driven plasma fluctuations in the Alcator C-Mod scrape-off layer
在下一代高占空比聚变功率实验中，磁约束等离子体边界区域普遍存在大幅度的间歇性波动，并导致有害的等离子体-壁相互作用。利用Alcator C-Mod装置中刮除层的喷气成像数据时间序列，证明了大幅度波动可以描述为具有固定形状和恒定持续时间的脉冲的叠加。通过对具有双边指数脉冲函数的数据时间序列应用一种新的反卷积算法，可以估计脉冲的到达时间和幅度，并且可以高精度地重建测量时间序列。脉冲幅度被示出为遵循指数分布。脉冲之间的等待时间是不相关的，它们的分布具有指数尾，到达的数量是时间的线性函数。这表明，脉冲到达遵循齐次泊松过程。相同的统计特性适用于欧姆和高约束模式等离子体，清楚地表明在边界区域的Alcator C-Mod的波动统计的普遍性。
2018-10-05 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
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
Gyrokinetics investigations of an I-mode pedestal on Alcator C-Mod
由于I模基座不受MHD不稳定性的“限制”，因此I模对于ELMs是自然稳定的，并且宽度大于EPED的预测，因此I模是研究磁流体中漂移微不稳定性作用的极好实验室。本文基于Gyrokinetic模拟（使用GENE）对C-Mod中I模电子的涨落和热输运进行了模拟研究，发现C-Mod I模上观察到的弱相干模是静电离子温度梯度/杂质密度梯度（ITG/杂质）驱动模。ITG/杂质模式匹配频率和杂质限制时间上观察到的I-模式。非线性ETG模拟可以在实验误差范围内将实验热通量与轮廓调整很好地匹配。模拟，不同的杂质水平（Zeff）和温度和密度分布（实验误差范围内），用于探测波动和运输的敏感性。
2020-05-18 physics.plasm-ph
Deep modelling of plasma and neutral fluctuations from gas puff turbulence imaging
湍流在设定边界等离子体条件中的作用目前是聚变能反应堆设计中的一个关键不确定因素。为了稳健地诊断边缘湍流，我们开发并演示了一种技术，通过一种新的集成深度学习框架将HeI线辐射的亮度测量转化为局部等离子体波动，该框架结合了中性输运物理和碰撞辐射理论，用于氦原子中的$3^3 D - 2^3 P$跃迁。实验有效性的原则进行审查，说明这种电离气体的湍流分析是可转移到磁化和非磁化的环境与任意几何形状。基于Alcator C-Mod托卡马克上的快速相机数据，我们提出了第一个二维的湍流电子密度，电子温度和中性密度的实验测量，揭示了在聚变等离子体中使用一个单一的谱线的阴影效应。
2022-05-19 physics.plasm-ph
Experimental Evidence for Increased Particle Fluxes Due to a Change in Transport at the Separatrix near Density Limits on Alcator C-Mod
MIT Plasma Science and Fusion Center（麻省理工学院等离子体科学与聚变中心）；Commonwealth Fusion Systems（联邦聚变系统）；University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣迭戈分校）；Institute of Physics, University of Greifswald（格赖夫斯瓦尔德大学物理研究所）
研究发现高磁场下Alcator C-Mod在H模和L模密度极限附近分离线处的垂直粒子通量迅速增长，与高密度操作边界接近相关，验证了密度极限的功率依赖性。
2026-03-25 physics.plasm-ph
Intermittent electron density and temperature fluctuations and associated fluxes in the Alcator C-Mod scrape-off layer
利用Alcator C-Mod反射镜朗缪尔探针系统采集了舷外中面远刮离层等离子体参数的时间序列数据。本文对电子密度、温度、径向电漂移速度以及相应的粒子和电子热通量的一秒长时间序列进行了统计分析。这些都是在稳定的等离子体条件下，在欧姆加热，较低的单零转向放电采样。电子密度和温度是强相关的，并且具有类似于离子饱和电流的涨落统计特性。电子密度和温度的时间序列都是由间歇性的，大幅度的突发与突发幅度和它们之间的等待时间的指数分布占主导地位。大振幅爆发的特征时间尺度约为15μs。大振幅的速度波动具有稍快的特征时间尺度，并且以比电子密度和温度波动更快的速率出现。将这些时间序列描述为互不相关的指数脉冲的叠加，我们发现数据时间序列的概率分布函数、功率谱密度以及自关联函数与随机模型的预测吻合得很好。电子粒子通量和热通量呈现大幅度波动。对于这种低密度等离子体，径向电子热通量主要由对流，即，在电子密度和径向速度的波动的相关性。热的和密集的斑点贡献了约6%的总波动驱动的热通量。
2018-03-14 physics.plasm-ph
Fluctuation statistics in the scrape-off layer of Alcator C-Mod
利用位于Alcator C-Mod偏滤器下挡板和中板外刮除层的Langmuir探针，研究了L模式欧姆加热等离子体放电的离子饱和电流和悬浮电位的长时间序列，线平均等离子体密度n_e/n_G = 0.15 ~ 0.42，其中n_G为格林沃尔德密度。所有的离子饱和电流的时间序列，在远刮离层采样的特征在于大幅度的突发事件。时间序列的偏度系数和过峰度系数服从二次关系，经过适当的归一化处理，它们的直方图部分重合。的离子饱和电流时间序列的直方图被发现同意以及与预测的随机模型的粒子密度波动的刮削层等离子体。连续的大幅度突发事件之间的等待时间的分布和突发幅度的近似描述的指数分布。平均等待时间和爆发幅度被发现与线平均等离子体密度的变化很弱。有条件的平均表明，径向斑点速度，估计从浮动电位测量，增加与规范化的突发振幅在舷外中平面刮落层。对于低密度放电，与偏滤器探头处的大幅度脉冲群相关的浮动电位的有条件平均波形具有偶极形状。在分离偏滤器条件下，平均波形是随机的，表明在偏滤器目标处，斑点与鞘层的电断开。
2016-02-17 physics.plasm-ph
Enhanced pedestal transport driven by edge collisionality on Alcator C-Mod and its role in regulating H-mode pedestal gradients
本研究结合实验测量与SOLPS-ITER模拟，发现Alcator C-Mod H模等离子体中净功率低于临界值时台基退化，有效粒子扩散系数升高与湍流类型转变相关，且电子热扩散系数增长更显著。
2024-12-12 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
An application of survival analysis to disruption prediction via Random Forests
聚变界面临的最紧迫的挑战之一是充分减轻，甚至更好地避免托卡马克等离子体的破坏。然而，在此之前，必须首先预测中断，并有足够的预警时间来启动响应。已建立的生存分析领域为至事件发生时间（即至中断时间）研究提供了方便的统计框架。本文展示了现有的中断预测机器学习算法与生存概率的Kaplan-Meier估计的集成。具体讨论了中断数据库的二进制分类的隐含警告时间，以及对这些数据库上训练和测试的随机森林算法的输出信号的解释。这种生存分析方法适用于平滑和噪声的测试数据，突出的生存和风险函数的重要功能。此外，该方法被应用到三个Alcator C-Mod等离子体放电和基于阈值的触发警报的计划相比。在一种情况下，这两种技术都成功地预测了中断;尽管在另一种情况下，都没有警告即将发生的中断，有足够的时间来缓解。对于最终放电，生存分析方法可以避免阈值方法引发的虚警。这种分析的局限性和未来工作的机会也提出。
2019-07-09 physics.plasm-ph
Particle control via cryopumping and its impact on the edge plasma profiles of Alcator C-Mod
本研究针对高场聚变堆高电子密度下边缘参数的主导机制问题，结合实验测量与SOLPS-ITER模拟分析Alcator C-Mod低温泵浦放电，明确了电离率、无量纲参数对边缘分布的影响及泵浦对中性粒子分布的调控作用。
2024-07-08 physics.plasm-ph
Determination of confinement regime boundaries via separatrix parameters on Alcator C-Mod based on a model for interchange-drift-Alfvén turbulence
该研究验证了SepOS模型在Alcator C-Mod上预测L-H转变、L模密度极限和气球模极限的能力，并利用该模型框架分析边界转变，进而应用于SPARC参数预测。
2024-12-17 physics.plasm-ph
Experimental Inference of Neutral and Impurity Transport in Alcator C-Mod Using High-Resolution X-Ray and Ultra-Violet Spectra
我们目前的实验推断跨场杂质传输系数的Alcator C-Mod等离子体使用一种新的前向模型的整个钙K-α光谱，包括卫星线的光谱范围内，比较高分辨率的X射线成像晶体光谱（XICS）。这些测量得到了极紫外（EUV）光谱的补充，该光谱限制了更接近边缘的传输。使用新的原子数据集进行XICS和EUV分析，使得能够考虑两个光谱范围内的线比，并提高了推断的传输系数的准确性。边缘热中性粒子和杂质之间的电荷交换的包容性被证明是非常重要的C-Mod半导体。我们获得D原子中性密度从实验D Ly-alpha测量在中平面和比较这些SOLPS-ITER模拟，发现很好的协议。杂质输运系数的贝叶斯推断的L-，EDA H-和I-模式放电，利用Aurora软件包进行正向建模，并结合我们的光谱约束。实验推断的扩散配置文件被发现匹配湍流传输模型在中半径内的不确定性，使用准线性陀螺流体TGLF SAT-1和非线性离子尺度的gyrokinetic CGYRO模拟。在某些情况下观察到对流的显着差异，这表明在预测平坦或中空的杂质分布的困难。
2021-09-30 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Empirical impact of near-separatrix plasma and neutral transport on the pedestal in the transition between EDA and ELMy H-modes on Alcator C-Mod
研究了EDA和ELMy H模式之间过渡过程中近分离面等离子体和中性输运对边界的冲击，通过实验数据库和预测模型验证了中性源对密度峰值的敏感性及RBM驱动的输运通道对预测的改进。
2026-07-16 physics.plasm-ph
Deep electric field predictions by drift-reduced Braginskii theory with plasma-neutral interactions based upon experimental images of boundary turbulence
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
我们通过物理学深度学习提出了二维湍流电场计算，该计算符合（i）在具有纯环向场的轴对称聚变等离子体框架下的漂移减少的Braginskii理论，以及（ii）通过分析Alcator C-Mod托卡马克上放电的喷气成像获得的开放场线上波动电子密度和温度的实验估计。在简化的等离子体湍流模型中，考虑了局部膨胀的氦原子对粒子和能量的影响，增强了电场和电子压力之间的相关性。中性粒子还与加宽湍流场振幅分布和增加${\bf E \times B}$剪切速率直接相关。这表明了一种新的方法，在等离子体实验中，通过求解非线性动力学与偏微分方程和数据不编码显式边界或初始条件一致。
2022-11-28 cs.LG physics.plasm-ph stat.ML
Inference of Experimental Radial Impurity Transport on Alcator C-Mod: Bayesian Parameter Estimation and Model Selection
我们提出了一个完全贝叶斯方法的推断杂质输运系数的径向配置文件，并将其结果与新古典，gyrofluid和gyrokinetic建模。使用嵌套抽样，贝叶斯杂质传输推断（BITE）框架可以处理复杂的参数空间与多种可能的解决方案，提供了很大的优势，解释能力和可靠性方面的先前证明的方法。BITE采用基于pySTRAHL软件包的正向模型，该模型建立在著名的STRAHL代码[Dux，IPP Report，2004]的成功基础上，用于模拟磁约束等离子体中的杂质输运。在本文中，我们专注于钙（Ca，Z=20）激光吹离注入到Alcator C-Mod等离子体。通过高分辨率X射线成像晶体光谱学和真空紫外测量诊断多个Ca原子线。我们分析了锯齿形的I-模式放电，新古典和湍流（准线性和非线性）的预测也得到。我们发现在整个径向范围内的扩散很好的协议，而湍流对流和密度分布峰值估计在实验中比理论建议的更大。与实验基座杂质输运的推断相关的努力和挑战进行了讨论。
2020-07-27 physics.app-ph physics.comp-ph physics.data-an
Tokamak operation at low q and scaling toward a fusion machine
本文讨论了q边在2附近的托卡马克的运行。结果表明，在一个相对较高的环形磁场的L模式操作可以产生类似于ITER-FEAT的约束条件。
2012-06-14 physics.plasm-ph
Relativistic poloidal non-uniformity of the radial electric field in tokamak plasmas
本文提出了一种在托卡马克等离子体磁表面产生径向电场极向不均匀性的相对论机制。这种机制与等离子体中的电子在许多实验模式的托卡马克操作的显着的电流速度。重要的是，电场的产生不需要等离子体中电荷的传统分离。该机制可以解释TORE-SUPRA托卡马克等离子体中C+6碳离子环向旋转速度的极向不均匀性
2023-02-13 physics.plasm-ph
Physics Attention Transformer Surrogate for Rapid Vertical Instability Growth Rate Prediction: Alcator C-Mod to SPARC
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Commonwealth Fusion Systems（联邦聚变系统公司）
该研究提出物理注意力Transformer（PAT）模型，用于快速预测C-Mod和SPARC平衡态的垂直不稳定性增长率，其误差低于FNO2D、DeepONet等模型，可支撑聚变相关的控制研究。
2026-08-26 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Two-Fluid Nonlinear Theory of Response of Tokamak Plasma to Resonant Magnetic Perturbation
本文提出了H模托卡马克等离子体中单个撕裂稳定有理表面驱动的磁重联的双流体非线性理论。表面被假定为与所施加的共振磁扰动（RMP）的主导螺旋谐波之一共振。本文所描述的理论与理解托卡马克等离子体中RMP诱导的边缘局域模（ELM）抑制的物理问题密切相关。
2018-08-13 physics.plasm-ph
Up-down symmetry of the turbulent transport of toroidal angular momentum in tokamaks
本文给出了托卡马克装置中高流量区局部非线性δ-f回旋动力学方程组的两种对称性。环向角动量的湍流输运在托卡马克的上下反射以及旋转和旋转剪切的符号变化下改变符号。因此，在没有旋转和旋转剪切的情况下，上下对称托卡马克的环形角动量的湍流输运必然为零。这对自发旋转的建模具有重要意义。
2011-06-27 physics.plasm-ph
The stability of unity beta equilibria in tokamaks
托卡马克内的等离子体β（动压与磁压之比）应保持在特洛伊极限以下，以避免主要的等离子体不稳定性。然而，本文认为，Troyon极限只发生在电流分布不能维持高β平衡时。本文表明，β峰为1量级的等离子体对理想MHD模式是稳定的。虽然理论上（理想MHD）单位β平衡的稳定性已经得到解决，但托卡马克中高β平衡的实验存在性仍然是等离子体物理的一个未解决的问题。
2017-10-27 physics.plasm-ph
Power Deposition on Tokamak Plasma-Facing Components
SMARDDA软件库用于模拟等离子体与复杂工程表面的相互作用。功率沉积的简单磁通管模型需要遵循磁场线，直到它们满足从CAD（计算机辅助设计）数据库获取的几何形状。应用1）ITER托卡马克限制器几何模型和2）MASTU托卡马克偏滤器设计，说明SMARDDA的准确性和有效性，即使在存在显着的非轴对称纹波场。SMARDDA与CAD数据库交换数据的能力及其执行速度也使其有可能直接用于托卡马克等离子体元件的设计。
2016-04-05 physics.plasm-ph
Experimental observations and modelling of intrinsic rotation reversals in tokamaks
本文综述了托卡马克装置中自发环向反转的研究进展，并探讨了解决这一难题的最新思路。本文综述了AUG、C-Mod、KSTAR、MAST和TCV托卡马克的实验观测结果，湍流动量输运被认为是引起反转的原因，湍流动量输运理论的回顾和对今后研究的建议。
2017-01-27 physics.plasm-ph
On the validity of drift-reduced fluid models for tokamak plasma simulation
漂移减少等离子体流体模型通常用于等离子体物理的分析和模拟，然而，这种模型的有效性必须验证的参数空间中存在的托卡马克等离子体的区域。通过观察漂移减少模型和全速模型的线性行为，可以确定通过漂移减少提供的简化而损失的物理在托卡马克的核心区域是重要的。对于边缘区域，这是更可接受的，但是必须针对给定的模拟确定这样的模型是否合适。
2015-06-11 physics.plasm-ph
Kinetic-Ballooning-Limited Pedestals in Spherical Tokamak Plasmas
本文提出理论模型首次匹配NSTX台基Diallo标度实验，证明球形托卡马克台基约束由动理学气球模而非理想气球模限制，并建立回旋动理学临界台基约束及宽度-高度标度表达式。
2024-04-07 physics.plasm-ph
Local up-down asymmetrically shaped equilibrium model for tokamak plasmas
本文提出了一个局部磁平衡模型，该模型具有有限的纵横比和上下不对称的截面形状，取决于八个自由参数。与其他局部平衡，提供简单的磁表面参数化的成本复杂的极线场磁通量的描述，所提出的模型是故意建立提供易于分析的磁场分量。因此，它特别适合于分析评估各种托卡马克等离子体现象的平衡成形效应。
2018-06-22 physics.plasm-ph
Recent Developments in Bayesian Inference of Tokamak Plasma Equilibria and High-Dimensional Stochastic Quadratures
本文介绍了以力平衡为先验约束的托卡马克平衡贝叶斯推断的最新结果和技术突破。围绕模型参数表示和后验分析的问题进行了讨论和解决。这些观点激发了贝叶斯平衡分析和模拟工具（BEAST）软件的最新进展，该软件目前用于研究英国兆安培球形托卡马克（MAST）实验的平衡（von Nessi \emph{et. al.} 2012 \emph{J. Phys. A} \textbf{46} 185501）。国家的最先进的结果，使用BEAST研究MAST均衡进行了审查，与最近的代码进展被系统地提出，虽然出的手稿。
2014-05-24 physics.plasm-ph
Theory of Equivalent Tokamaks for Characterizing Turbulent Transport in Quasi-symmetric Stellarators
Zhejiang University（浙江大学）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Galaxy Energy LLC（银河能源有限责任公司）；Princeton University（普林斯顿大学）
本文提出准对称仿星器的等效托卡马克理论，用三个几何量表征其湍流输运，并通过回旋动理学模拟验证了定量一致性。
2026-10-09 physics.plasm-ph
Formation of edge pressure pedestal and reversed magnetic shear due to toroidal rotation in a tokamak equilibrium
环向旋转在托卡马克的边缘输运和L-H跃迁动力学中起着重要的作用。我们最近的计算发现，一个足够强的本地化的环旋转可以直接带出的边缘压力基座的形成与反向的磁剪切，这是让人想起的H模式等离子体，纯粹通过环旋转对托卡马克MHD平衡本身的影响。特别地，增强的边缘环形旋转使得在更高的$β$状态下边缘附近的平行电流分布能够基本上达到峰值，这导致局部$q$（安全系数）分布的平坦化或反转。在这里，压力基座的形成以及反向磁剪切区被证明是MHD托卡马克平衡的自然结果，在自洽响应的存在下，通常观察到的H-模式或QH-模式的局部环形旋转。
2021-01-14 physics.plasm-ph
Peeling-off of the external kink modes at tokamak plasma edge
指出在最后一个闭合磁表面的边缘等离子体与刮去层之间存在电流跳跃，由于电流交换效应，电流跳跃可以导致外扭结模向撕裂模转变[L. J. Zheng和M. Furukawa，Phys. Plasmas 17，052508（2010）]。在撕裂模存在下的磁重联随后导致托卡马克边缘等离子体被剥离以连接到偏滤器。特别地，在这个意义上，剥离或剥离-膨胀模式可以变成“剥离”模式。这一现象表明托卡马克边缘约束可能比基于传统扭结模图像的预期更差。
2014-04-15 physics.plasm-ph
Study on MHD activity in Tokamaks
撕裂模不稳定性和相关的磁岛可以导致托卡马克等离子体性能的退化，并最终导致中断。将先进托卡马克装置扩展到长脉冲运行的一个关键问题是避免这些MHD不稳定性。防止破坏和限制对能量约束的不利影响取决于避免形成磁岛，它也取决于成功地控制由内禀等离子体效应激发的生长模式，如在某些q理性表面上不利的自举电流梯度的新经典驱动。本文研究了模式耦合对旋转磁岛非线性演化的影响。
2004-10-06 physics.plasm-ph
Early Prediction of Current Quench Events in the ADITYA Tokamak using Transformer based Data Driven Models
本文首次将Transformer深度学习模型应用于ADITYA托卡马克数据，实现电流猝灭的早期预测，在8-10 ms预测阈值下召回率保持0.9以上，显著优于LSTM，为短脉冲托卡马克实时破裂规避奠定基础。
2025-07-18 physics.plasm-ph
Ultra Long Turbulent Eddies, Magnetic Topology, and the Triggering of Internal Transport Barriers in Tokamaks
托卡马克等离子体的局部非线性回旋动力学模拟表明，当磁场切变很小时，湍流涡旋可以沿磁场线延伸数百个极向圈。通过准确地模拟不同的场线拓扑结构（例如低阶，几乎合理的，或不合理的安全系数），我们表明，这种“超长”的涡流的并行自相互作用可以显着减少热传输。这揭示了新的策略，以提高约束，构成实验可检验的预测，并阐明了过去的观察内部传输障碍。
2022-08-12 physics.plasm-ph
Influence of plasma shaping on the parity of core-localized toroidal Alfvén eigenmode in an advanced tokamak configuration
College of Sciences, Tianjin University of Science and Technology（天津科技大学理学院）
研究了等离子体形状对先进托卡马克配置中核心局域环形阿尔法特征模奇偶性的影响，发现等离子体形状变化导致模式奇偶性由奇变偶。
2025-12-19 physics.plasm-ph
Edge-localized-mode heat load effects on plasma-facing materials studied using runaway electrons in the Damavand tokamak
Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）
达马万德托卡马克通过研究失控电子热负荷模拟ELMs对等离子体面材料的影响
2025-11-29 physics.plasm-ph
Flux surface shaping effects on tokamak edge turbulence and flows
磁通量表面的形状被发现对托卡马克边缘等离子体中的湍流和输运具有强烈的影响。一系列的轴对称平衡与不同的伸长率和三角形，偏滤器配置实施到一个计算陀螺流体湍流模型。确定了成形对湍流和流动的影响机制。运输主要是减少了局部磁剪切和增强纬向剪切流引起的伸长和X点成形。
2005-09-22 physics.plasm-ph
Large-mode-number magnetohydrodynamic instability driven by sheared flows in a tokamak plasma with reversed central shear
本文分析了在具有反向中心剪切的位形中，托卡马克安全因子剖面最小q_min附近的亚阿尔文剪切流层的影响。足够强的速度剪切产生了一个快速增长的Kelvin-Helmholtz（KH）类理想磁流体动力学（MHD）模式与主导模式数m，n ~ 10的广谱。有限电阻率的非线性模拟表明，磁重联附近的波纹所造成的KH样涡，湍流结构的形成，和一个扁平的流动剖面。KH模式相比，双撕裂模式（DTM）占主导地位，在较低的剪切速率。讨论了这些结果在具有内输运势垒的托卡马克装置中的可能应用。
2007-01-12 physics.plasm-ph
Microturbulence-mediated route for energetic ion transport and Alfvénic mode intermittency in tokamaks
我们报告的理论发现的新制度的阿尔文本征模（AE）诱导的快速离子输运在托卡马克等离子体中，微湍流起着调解人的作用的快速离子弛豫。库仑碰撞散射单独导致小的AE振幅，并没有重现实验中观察到的稳态制度。我们表明，在非线性制度的有效俯仰角散射由于微湍流可以导致稳态声发射振幅的演变。这表明了一种新的快速离子损失途径，这超出了“微湍流引起的高能离子输运在托卡马克中是不重要的”[D。C.佩斯等人，等离子体20（2013）056108]。因此，微湍流可以显着增加的幅度AE在预测模拟燃烧等离子体实验，如ITER。
2020-09-04 physics.plasm-ph
Vertical stabilization of tokamak plasmas via Extremum Seeking
本文提出了一种基于极值搜索（ES）算法的托卡马克等离子体垂直稳定VS控制系统。所提出的策略的要点是在控制动作中注入振荡项，并利用修改的ES算法，以使沿不稳定模式的等离子体的平均运动为零。以这种方式，实现了等离子体的不稳定的垂直动态的稳定。该方法是通过整体~ITER托卡马克磁控制系统的线性和非线性模拟验证，目的是展示整个平顶阶段的放电和各种干扰的反应能力的鲁棒性操作。
2022-03-16 physics.plasm-ph
Non-linear neoclassical model for poloidal asymmetries in tokamak pedestals: diamagnetic and radial effects included
在过去的十年里，在世界各地的几个托卡马克中测量到了比最全面的新古典模型预测的更强的杂质密度的极向不对称性，这使得人们对H模式托卡马克中剪切径向电场减少湍流产生了疑问。然而，这些开创性的理论忽略了杂质的抗磁漂移，或未能保持其自洽性;而最近的测量表明，它可以与ExB漂移具有相同的量级。我们已经开发了第一个自洽的理论模型保留杂质抗磁流和二维功能，它意味着由于其相关的不可忽略的径向流发散。它成功地解释了碰撞的实验杂质密度，温度和径向电场进出的不对称性，从而使它们与H-模式基座湍流减少一致。
2020-06-22 physics.plasm-ph
A Simple Model of Current Ramp-Up and Ramp-Down in Tokamaks
本文提出了一个托卡马克环向电流上升与下降的简单模型，基于法拉第定律估算了JET、SPARC和ITER的最小安全电流上升/下降时间，验证了设计上升时间的可行性，并推断SPARC和ITER能像JET一样避免电流上升时的逃逸电子问题。
2025-08-11 physics.plasm-ph
