Theory of Edge Localized Mode Suppression by Static Resonant Magnetic Perturbations in the DIII-D Tokamak
研究了DIII-D放电#158115基座区等离子体对外部产生的静态（n=2）共振磁扰动（RMP）的响应。在该特定放电中，RMP的共振振幅以1 Hz的频率以摆线方式调制。Hu，Nazikian等人采用合理的假设，即基座顶部的模式穿透是RMP诱导抑制边缘局域模（ELMs）的充分必要条件，（2019）可以定量方式解释在DIII-D放电#158115中观察到的密度泵出和RMP诱导的ELM抑制阈值。本文的主要目的是利用解析理论进一步简化Hu，Nazikian等人的模型，以这样的方式，可以在几分钟的实时时间内对DIII-D H模式放电中RMP诱导的ELM抑制进行完整模拟。第二个目的是获得一个更准确的理解的物理机制，在DIII-D托卡马克RMP诱导的ELM抑制。
2019-09-18 physics.plasm-ph
Investigating the Lower Hybrid Drift Instability in Reconnecting Current Sheets Using a Hybrid Kinetic Model (ssV Code)
本研究利用ssV代码的混合动力学模型，探究再连接电流片中低杂漂移不稳定性的非线性演化，发现其可增强反常电阻并可能促进快速磁重联。
2025-10-07 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
X point effects on the ideal MHD modes in tokamaks in the description of dual-poloidal-region safety factor
本研究构建双极向区安全因子通量坐标系，分析X点对托卡马克理想MHD模的影响，发现X点对常规边缘模有稳定作用，还揭示了X点附近轴对称模的存在及对RMP抑制边缘局域模的改进方向。
2024-10-31 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
Discovery of Density Limit Disruption Induced by Core-localized Alfv${é}$nic Ion Temperature Gradient Instabilities in a Tokamak Plasma
Center for Fusion Sciences, Southwestern Institute of Physics（西南物理研究院聚变科学中心）；Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Science（中国科学院等离子体物理研究所）
研究发现核心局部化阿尔维恩离子温度梯度不稳定性引发等离子体密度限制破坏，为未来聚变反应堆提供关键理解。
2026-01-22 physics.plasm-ph
Wide operational windows of edge-localized mode suppression by resonant magnetic perturbations in the DIII-D tokamak
在DIII-D托卡马克装置中，共振磁扰动（RMP）对边缘局域模（ELM）的抑制通常发生在等离子体电流（或磁安全因子q95）的非常窄的范围内。然而，为了ITER和未来反应堆的安全性和操作灵活性，需要宽范围的q95 ELM抑制。在DIII-D ITER相似形状（ISS）等离子体与n=3 RMP，ELM抑制的q95的范围被发现随着电子密度的降低而增加。非线性双流体MHD模拟重现所观察到的Q95窗口ELM抑制和对等离子体密度的依赖性，基于在基座顶部的谐振场穿透的条件。当RMP振幅接近共振场穿透的阈值时，只有狭窄的孤立磁岛在基座顶部附近形成，导致ELM抑制的窄q95窗口。然而，由于场穿透的阈值随着密度的降低而降低，因此谐振场穿透可以在更宽的q95范围内发生。对于足够低的密度（穿透阈值），多个磁岛在基座顶部附近形成，从而产生连续的q95 ELM抑制窗口。该模型预测，通过转向更高的环形模数（n=4）RMP，可以在DIII-D中大幅提高基座压力的情况下实现ELM抑制的宽q95窗口。
2020-07-01 physics.plasm-ph
Analytic Theory of Edge Localized Mode Suppression by Static Resonant Magnetic Perturbations in H-mode Tokamak Discharges
本文提出了一种通过外加静态共振磁扰动抑制H模托卡马克等离子体边缘局域模的解析理论。这个理论是基于一个合理的假设，即模式渗透在顶部的基座是一个必要和充分条件的RMP诱导抑制ELMs。该理论还利用了最近出版物中获得的一些关键见解（Fitzpatrick R 2019）。第一个认识是，在紧邻相关的共振表面的RMP的一个特定的螺旋组件的等离子体的响应，是由非线性磁岛物理，而不是由线性层物理。第二个观点是，新古典效应在RMP诱导的ELM抑制的物理学中起着至关重要的作用。最后的见解是，等离子体杂质在RMP引起的ELM抑制的物理中起着重要的作用。本文提出的理论是为了更好地理解ELM抑制DIII-D和ITER H模式放电。据发现，ELM抑制是唯一可能的，当q_95采取的值，位于某些狭窄的窗口。此外，这些窗口的宽度随着等离子体密度的增加而减小。假设核心等离子体旋转为20 krad/s，ITER模型H模式放电的窗口宽度被发现是类似的，但略小于，在一个典型的DIII-D H模式放电的窗口宽度。
2019-09-18 physics.plasm-ph
Generation of Localized Lower-Hybrid Current Drive By Temperature Perturbations
尽管低杂波电流驱动（LHCD）具有很高的效率，但在托卡马克装置中还没有被认为足够局部化以稳定新经典撕裂模（NTM）。鉴于射频电流冷凝效应，必须重新考虑该评估。我们发现，一个岛屿与中央热点诱导显着本地化的LHCD。此外，在稳态托卡马克中，其中大量电流由LHCD提供，NTM的被动稳定可以自动发生，特别是当岛变大时，而不需要精确瞄准波功率。
2020-04-22 physics.plasm-ph
Robust avoidance of edge-localized modes alongside gradient formation in the negative triangularity tokamak edge
本文在DIII-D上证明强负三角变形位形能在广泛等离子体条件下稳健抑制所有边缘局域模，并发现其边缘压强梯度显著陡于传统L-mode，为NT反应堆集成提供重要前景。
2023-05-22 physics.plasm-ph
Modeling of plasma transport during edge-localized mode in tokamak using a kinetic Vlasov-Poisson code
Ghent University（根特大学）
本文开发了基于有限体积法的动理学代码KOBRA，采用自适应网格细化（AMR）模拟托卡马克ELM输运，在保持精度的同时减少30-40%内存并加速至两倍。
2026-09-11 physics.plasm-ph
Effect of Two-Stage Shattered Pellet Injection on Tokamak Disruptions
托卡马克反应堆中有效的中断缓解系统应限制壁暴露于局部热损失和高电流逃逸电子束的影响，并避免结构上的过度力。我们评估了关于这些方面的两阶段氘氖粉碎弹丸注入ITER类等离子体，使用模拟与梦想框架[M。Hoppe等人（2021）Comp. Phys. Commun. 268，108098]。为了使获得的逃逸电流最小化，找到了最佳的氘注入量范围，该范围对等离子体对莱曼辐射的不透明度敏感，这影响氘的电离度，从而产生雪崩逃逸。的两阶段的注射方案，其中稀释冷却产生的氘之前，由氖引起的辐射热淬火，减少了热尾种子和局部输送的热负荷的墙壁上。然而，在核操作期间，来自活化壁和氚的额外失控种子源使得难以达到可容忍的低失控电流。
2022-01-26 physics.plasm-ph
Resonant magnetic perturbations and divertor footprints in poloidally diverted tokamaks
本文导出了极向偏转托卡马克平衡中偏滤器撞击点分裂和共振磁扰动（RMP）产生的磁岛宽度的一般公式。假设RMP是由线圈在低场侧，如用于控制边缘局域模（ELMs）的线圈产生的，它被证明是在边缘的不同磁表面上的岛的宽度和偏滤器分裂的量是相互关联的。解释提供了对齐的最大值的扰动光谱与安全系数的配置文件-经验上观察到的效果在模型中的许多扰动线圈设计。
2010-05-20 physics.plasm-ph
On the genesis and nature of Palm Tree Modes in the JET tokamak
在JET托卡马克装置的边缘等离子体中观察到一种长寿命的、高度局域化的结构，称为棕榈树模（PTM）。虽然PTM是有据可查的，但对产生这些结构的机制知之甚少。在PTM的情况下，ELM后体，它的成因通常被解释为遍历的磁场由于边缘局域模式和种子磁岛的出现，演变成PTM后。在这项研究中，我们试图调用一个创建机制的基础上的概念和观察边缘等离子体湍流。等离子体湍流的一个有趣的方面是在刮削层（SOL）中出现相干的长寿命结构。这些具有较高或较低等离子体密度的局部和磁场对准区域称为斑点和空穴。测量表明，这些细丝携带平行电流。因此，我们在这里解释ELM细丝作为大质量的斑点和这些细丝之间的空隙作为孔。我们表明，一个正向建模的封闭电流灯丝上的q=3的表面产生类似的磁波动，测量的JET在容器中的磁拾波线圈，如果PTM存在。由此我们推断，如果在ELM碰撞后在q=3的表面上捕获孔，则生成PTM等效签名。如果ELM灯丝本身在q=4的表面上被捕获，则出现相当于外模的签名。
2021-06-22 physics.plasm-ph
The Density Dependence of Edge-Localized-Mode Suppression and Pump-out by Resonant Magnetic Perturbations in the DIII-D Tokamak
边缘局域模（ELM）抑制和密度泵出（密度降低）的n = 2共振磁微扰（RMP）的密度依赖性是一致的，在DIII-D低碰撞性等离子体中的H-模式基座的顶部和底部的狭窄的分离良好的磁岛的影响。DIII-D ITER相似形状（ISS）放电的非线性双流体MHD模拟表明，在低碰撞性下，在基座顶部的谐振场穿透需要低基座密度，这与这些DIII-D等离子体中普遍存在的ELM抑制的低密度要求一致。模拟预测的基座压力下降，由于平行运输跨越这些窄宽度（0.02）的磁性岛在顶部的基座，是稳定的剥离剥离-剥离-模式（PBM），并在实验中观察到的基座压力降低ELM抑制的开始。模拟预测在实验相关水平（~ 20%）的密度泵出在低基座碰撞，由于非常狭窄的（~0.01-0.02）RMP驱动的磁岛在基座脚在~0.99。模拟结果表明，随着密度的增加，泵出减少，与实验一致，导致平行粒子输运在底座的脚电阻率的反向依赖。在密度泵出和ELM抑制期间，在基座的顶部和底部之间预测共振场的鲁棒屏蔽，与在实验中看到的边缘传输势垒中的强温度梯度的保存一致。
2019-12-13 physics.plasm-ph
Unified theory of the semi-collisional tearing mode and internal kink mode in a hot tokamak: implications for sawtooth modelling
在JET等大型热托卡马克中，电阻模重连层的宽度由半碰撞电子动力学决定，远小于离子拉莫尔半径。首先，在此制度下有效的色散关系推导出提供了一个统一的描述漂移撕裂模式，动力学阿尔芬波和内部扭结模式在低β。撕裂模稳定性研究分析恢复稳定的离子轨道效应，以前得到的Cowley等。[物理流体（29）3230 1986]，这意味着大值的撕裂模稳定性参数“德尔塔素数”需要不稳定性。其次，在高β，它示出的撕裂模式与动力学阿尔芬波相互作用，并有一个绝对的稳定所有的“三角洲素数”由于屏蔽效应的电子温度梯度，延长德雷克等人的结果。等[物理流体（26）2509 1983]到大离子轨道。这两个极限之间的过渡在有限的β值的性质，然后阐明。低β形式主义也与m=n=1撕裂模和耗散内扭结模有关，因此将Pegoraro等人的工作[Phys.Fluids B（1）364 1989]扩展到包含温度扰动的更现实的电子模型，但随后利用耗散内扭结模频率的小性来获得在任意β下有效的新色散关系。给出了撕裂模和耗散内扭结模在“Delta素数”和β空间中的稳定性图。图中可以绘制出一段时间内电流分布演变的轨迹，为触发一次碰撞提供了一个模型。
2012-01-18 physics.plasm-ph
Core localized alpha-channeling via low frequency Alfven mode generation in reversed shear scenarios
提出了一种新的托卡马克堆芯等离子体燃料离子加热通道，并用非线性回旋动力学理论进行了分析。该通道是通过反向剪切阿尔芬本征模（RSAE）自发衰减为低频阿尔芬模式（LFAM），然后通过无碰撞离子朗道阻尼加热燃料离子。研究了RSAE自发衰变的条件，导出了RSAE的饱和能级和由此产生的燃料离子加热率。该通道预计将是至关重要的未来反应堆下运行的反向剪切配置，其中融合α粒子产生的托卡马克核心的磁剪切通常是反向的，并有一个密集的RSAE频谱由于小α粒子的特征无量纲轨道。
2022-04-13 physics.plasm-ph
Classification of tokamak plasma confinement states with convolutional recurrent neural networks
在托卡马克放电期间，等离子体可以在不同的约束状态之间变化：低（L），高（H），以及在某些情况下，称为抖动（D）的临时（中间状态）。此外，当等离子体处于H模式时，可以发生边缘局域模式（ELM）。自动检测这些状态之间的变化，ELMs，是重要的托卡马克操作。受此启发，以及深度学习（DL）的最新发展，我们开发并比较了两种用于自动检测L-D-H跃迁和ELM发生的方法，并应用于TCV托卡马克的数据。这些方法包括卷积神经网络（CNN）和卷积长短期记忆神经网络（Conv-LSTM）。我们测量我们的结果与ELMs使用ROC曲线和约登的分数指数，并关于状态检测使用科恩的Kappa指数。
2019-11-11 physics.data-an physics.plasm-ph
Core localized alpha-channeling via low frequency Alfven mode generation in reversed shear scenarios
本文提出一种托卡马克芯部燃料离子加热新机制，即反剪切阿尔芬本征模自发衰变为低频阿尔芬模并通过朗道阻尼加热离子，推导了相关条件与加热率，对未来反剪切聚变堆具有重要意义。
2023-07-10 physics.plasm-ph
Stochastic fluctuation and transport of tokamak edge plasmas with the resonant magnetic perturbation field
我们提出了一种称为复杂性熵分析的统计方法是有用的，以表征状态的等离子体湍流和通量的共振磁扰动（RMP）边缘局域模（ELM）控制实验。利用该方法可以将带有随机基座顶部温度波动的RMP ELM抑制相与带有混沌波动的自然ELM自由相区分开来。讨论了在基座顶部附近产生的随机温度波动可能是由基座顶部附近的场穿透窄层引起的。强制磁岛可以在RMP ELM抑制阶段发射相当大小（相对低k）的共振漂移波，并且它可以导致产生与岛周围的缠结场耦合的随机较高波数波动。对偏滤器上主要外撞击点周围离子饱和电流测量结果的分析表明，随着等离子体对RMP场响应的增强，离子饱和电流也变得更加随机。
2022-08-18 physics.plasm-ph
Kinetic instabilities that limit β in the edge of a tokamak plasma: a picture of an H-mode pedestal
利用巨磁球形托卡马克（MAST）重建的等离子体平衡具有足够的分辨率来捕捉等离子体在边缘局域模（ELM）之间的短时间内的演化。紧接着ELM之后，压力P和密度ne的陡梯度在分界线附近形成了裂缝，然后它们扩展到核心。本地陀螺动力学分析的ELM周期揭示了占主导地位的微观不稳定性在垂直波长的离子拉莫尔半径的顺序。这些是基座中的动力学气球模式（KBM）和靠近基座顶部的核心中的微撕裂模式（MTM）。不断发展的增长率谱，支持使用人工局部平衡扫描的陀螺动力学分析，提出了一个新的物理图片的形成和逮捕这个基座。
2012-05-14 physics.plasm-ph
SPARC Tokamak Error Field Expectations and Physics-Based Correction Coil Design
Columbia University（哥伦比亚大学）；Commonwealth Fusion Systems（联邦聚变系统）
SPARC环形磁体通过基于物理的校正线圈设计，实现高效误差场校正和抑制边缘局域模，确保高场运行稳定性。
2026-01-18 physics.plasm-ph
Neoclassical toroidal viscosity torque in tokamak edge pedestal induced by external resonant magnetic perturbation
从理论上预测了边缘基座托卡马克装置中等离子体对共振磁扰动（RMP）的响应所引起的新经典环向粘性（NTV）力矩的特征轮廓和大小。对于低- $β$平衡，NTV扭矩由具有相同的RMP主导环向模式数的环向分量主导。NTV扭矩分布被发现是本地化的，其峰值位置由平衡温度（压力）和等离子体响应的分布确定。在一般情况下，NTV扭矩曲线的峰值被发现跟踪基座的位置。NTV扭矩的大小强烈地依赖于基座的$β$值，这表明NTV扭矩在较高的等离子体$β$状态中起更重要的作用。对于固定的等离子体$β$，由于在$1/ν$状态中减少的碰撞性，降低密度因此增加温度也可以增强NTV扭矩的幅度。基于这些发现，我们确定了托卡马克运行制度的显着性的NTV扭矩在边缘基座引起的RMP可以接近那些从其他动量源，如中性束注入。
2017-06-10 physics.plasm-ph
Nitrogen-induced ELM suppression and confinement improvement in the EAST tokamak with a full metal wall
School of the Gifted Young, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学少年班）；Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院等离子体物理研究所）；School of Nuclear Science and Technology, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学核科学与技术学院）；Southwestern Institute of Physics（西南物理研究所）
本文报道了在EAST全金属壁托卡马克中，通过注入氮气实现无ELM的H模运行，同时显著提高能量约束，并识别出台座脚处的耗散捕获电子模（DTEM）作为关键机制。
2026-05-27 physics.plasm-ph
Study of Low-Frequency Core-Edge Coupling in a Tokamak: II. Spatial Channeling & Focusing In Antenna-Driven MHD
National Institutes for Quantum Science and Technology (QST), Rokkasho Institute for Fusion Energy（量子科学和技术研究院（QST），六所聚变能研究所）；QST, Naka Institute for Fusion Science and Technology（量子科学和技术研究院（QST），那波聚变科学与技术研究所）；Department of Nuclear and Quantum Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院（KAIST）核与量子工程系）；Center for Nonlinear Plasma Science and C.R. ENEA Frascati（非线性等离子体科学与ENEA弗拉斯卡蒂研究中心）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所（INFN），罗马分部）
研究托卡马克等离子体在粘性电阻全MHD模拟模型中的非局部响应，通过内部天线驱动低频阿尔法波，发现边缘驱动可有效激发核心响应，无需核心局部驱动。
2026-04-16 physics.plasm-ph
Prospects of negative triangularity tokamak for advanced steady-state confinement of fusion plasmas
本研究针对聚变等离子体环形约束中的稳态约束、β极限及偏滤器热负荷问题，探究负三角形变托卡马克的特性，发现其高自举电流等参数下归一化β可达扩展Troyon极限两倍，兼具偏滤器设计优势与高β先进稳态约束前景。
2024-01-27 physics.plasm-ph
Prediction of ELM-free Operation in Spherical Tokamaks With High Plasma Squareness
本文预测球形托卡马克中高等离子体方形度可通过使第一稳定台基远离剥离-气球模边界而实现无ELM的H模，并用仅需三个几何输入的随机森林模型以R²=0.965的高精度预测了稳定性邻近程度。
2025-05-05 physics.plasm-ph
Study of low-frequency core-edge coupling in a tokamak: III. Core-localized MHD continuum pulsations \& distant forced reconnection
National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（量子科学和技术研究院）；KAIST（韩国科学技术院）；Research Organization for Information Science and Technology (RIST)（信息技术科学研究机构）
本研究通过MHD模拟揭示托卡马克中心q≈1区域慢磁声脉动与远处q≥2有理面可逆磁重联的耦合机制，展示了慢波、压力驱动电阻互换与撕裂的非局域相互作用。
2026-09-25 physics.plasm-ph
Measurement of zero-frequency fluctuations generated by coupling between Alfven modes in the JET tokamak
本研究首次在JET托卡马克磁约束等离子体中实验观测到阿尔芬模泵浦产生的零频率涨落，证实其与阿尔芬模的三波耦合及带状模理论预测一致，可抑制湍流并整体提升等离子体约束性能。
2025-01-21 physics.plasm-ph
Investigation of Neoclassical Tearing Mode Detection by ECE Radiometry in Tokamak Reactors via Asymptotic Matching Techniques
该研究利用TJ程序结合渐近匹配方法模拟ITER类托卡马克中NTM的磁结构与电子温度扰动，并开发考虑相对论效应的模拟ECE诊断以预测检测信号。
2025-07-28 physics.plasm-ph
Finite Ion Temperature Effects on the Merging of Current-Carrying ELM Filaments in the edge region of a tokamak
Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；ITER-India, Institute for Plasma Research（印度国际热核聚变实验堆计划，等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立学院）
本文研究了有限离子温度对托卡马克边缘区域电流承载ELM丝状体动态的影响，发现离子温度升高会改变丝状体传播和相互作用，导致合并延迟，同时揭示了离子温度对边缘等离子体输运的重要性。
2026-04-03 physics.plasm-ph
A survey of electron Bernstein wave heating and current drive potential for spherical tokamaks
电子伯恩斯坦波（EBW）是电子回旋加速器（EC）范围内唯一可以应用于球形托卡马克加热和电流驱动（H&CD）的波。球形托卡马克（ST）通常工作在高β区，其中通常的EC O-和X-模式被切断。在这种情况下，EBW似乎是唯一的选择，可以提供类似于EC波的功能-可控的局部H&CD，可用于核心等离子体加热以及精确的等离子体稳定。EBW是一种准静电波，可以通过从适当发射的O-或X-模式的模式转换来激发;其在等离子体内部的进一步传播受到等离子体参数的强烈影响。这些相当棘手的性质使它的应用更加困难。在本文中，我们进行了广泛的数值研究EBW H&CD性能在四个典型的ST等离子体（NSTX L-和H-模式，MAST升级，NHTX）。耦合射线跟踪（AMR）和福克-普朗克（LUKE）代码模拟不同的频率和发射条件，这是基本的EBW参数，可以选择和控制的EBW。我们的研究结果表明，一个有效的和通用的电子束焊接H&CD系统确实是可行的。特别地，可以沉积功率并且合理有效地驱动电流穿过整个等离子体半径。这样的系统可以通过适当选择的发射天线垂直位置来控制，并且也将是足够鲁棒的。
2011-07-13 physics.plasm-ph
Anderson-Localized Ballooning Modes in General Toroidal Plasmas
本文研究了具有低整体磁剪切的三维磁环等离子体约束系统中的回旋不稳定性。在等离子体平衡中缺乏任何连续对称性可以导致这些模式通过类似于安德森局域化的过程沿着场线被局域化。这产生了多分支的局部特征值依赖性，其中每个分支对应于特征函数峰值所在的扩展覆盖空间的不同单位单元。这些现象的数值说明了三场周期的heliac H-1，并与轴对称$s$ - $α$托卡马克模型。本地化允许零剪切附近的微扰膨胀，使剪切的影响进行调查。
1999-09-30 physics.plasm-ph
HIPED: Machine Learning Framework for Spherical Tokamak Pedestal Prediction and Optimization
本文提出机器学习框架HIPED，通过预测台基高度与宽度并利用多目标优化方案，系统指导球形托卡马克实验中芯部与边缘性能的优化。
2025-04-28 physics.plasm-ph
Gyrofluid computation of magnetic perturbation effects on turbulence and edge localized bursts
采用非线性六阶矩电磁陀螺流体模型，数值模拟了非轴对称共振磁扰动场（RMPs）对托卡马克等离子体边缘基座中饱和漂移波湍流和气球模爆发的影响.真空RMP场被等离子体响应电流屏蔽，使得通过扰动平行运动的磁输运没有显著改变。颗粒和热量的径向输送主要由湍流对流，即使对于大的RMP振幅，其中固定对流结构的形成导致边缘轮廓退化。包括RMP场的单次爆发的理想气球模式不稳定边缘轮廓的建模导致共振锁模和不稳定。
2016-12-13 physics.plasm-ph
Identification and Characterization of a New Disruption Regime in ADITYA-U Tokamak
本文在 ADITYA-U 托卡马克上识别并表征了一种由 m/n=2/1 漂移撕裂模主导、具有两阶段演化特征的新型破裂机制，并给出了区分传统锁模破裂的经验阈值。
2025-07-23 physics.plasm-ph
Nonlinear Saturation of Kinetic Ballooning Modes by Zonal fields in Toroidal Plasmas
动力学气球模（KBM）被广泛认为在托卡马克中的扰动动力学和湍流输运中起着关键作用。虽然气球模式的非线性演化被认为是托卡马克等离子体爆轰的一种机制，但动力学效应在这种非线性动力学中的作用在很大程度上仍未得到探索。在这项工作中，全球陀螺动力学模拟结果的KBM非线性行为。而不是理想的MHD理论预测的有限时间奇异性，动力学不稳定性发展成一个中间的非线性制度的指数增长，然后由自发产生的带状场调节的非线性饱和。在中间非线性区域，局域电流片的快速增长被观察到。
2018-05-01 physics.plasm-ph
Enhanced toroidal flow stabilization of edge localized modes with increased plasma density
尽管理论分析通常预测在实验参数范围内环形流对边缘局域模（ELMs）的稳定作用很弱，但一般认为环形流对托卡马克边缘基座稳定性有重要影响。对于第一次，我们发现从两个流体MHD计算，这样的稳定，但是，可以显着提高通过增加边缘等离子体密度。我们的发现解决了一个长期存在的谜团是否或如何环形旋转确实可以有效地影响ELM，并解释了为什么ELM缓解和抑制的环形旋转更有利地实现在较高的碰撞制度在最近的实验。这一发现提出了一种新的控制方案，调制环形流稳定的ELMs与等离子体密度，随着一个新的附加约束的最佳水平的等离子体密度为所需的边缘等离子体条件。
2017-05-08 physics.plasm-ph
Characterization of Pedestal Burst Instabilities during I-mode to H-mode Transition in the EAST Tokamak
在EAST托卡马克I模到H模的跃迁过程中，准周期基座爆发不稳定性（PBIs）以交替的湍流抑制和爆发为特征，已被各种边缘诊断清楚地识别出来。PBI引起的相位扰动的径向分布表明，PBI是局域化的基座。在每个PBI之前，可以清楚地分辨出靠近基座顶部的密度梯度的显著增加，然后产生湍流突发，伴随着密度分布的松弛，然后诱导向外的粒子通量。PBI引起的相对密度扰动约为$6 \sim 8\%$。统计分析表明，触发第一次PBI的基座归一化密度梯度有一个阈值，大部分在$22 \sim 24$范围内，表明PBI触发不稳定性可能是由密度梯度驱动的。触发最后一次PBI的基台归一化密度梯度约为$30 \sim 40$，并且似乎随着损失功率和弦平均密度的增加而增加。此外，PBI的频率可能与弦平均密度和损耗功率成反比。这些结果表明，PBIs和先于PBIs的密度梯度瞬增可以被认为是控制I-H转变的前兆。
2022-02-07 physics.plasm-ph
Suppression of Edge Localized Modes in ITER Baseline Scenario in EAST using Edge Localized Magnetic Perturbations
研究在EAST的ITER基线条件下用n=4 RMPs抑制I型ELMs，揭示高β_N通过增强新经典环向粘性力矩降低穿透阈值，并验证高n RMPs用于ITER的可行性。
2024-08-06 physics.plasm-ph
Helical inward orbits of high-$Z$ impurities
在托卡马克装置中，边缘和中心区域可以通过由全局极向旋转和局部径向位移的组合产生的螺旋轨道而连接。这种螺旋轨道是由Stringer机制和斜压效应维持的。这可能有助于高$Z$杂质离子的向内流动和中心积累。
2019-07-29 physics.plasm-ph
The Negative Triangularity Tokamak Path for Fusion Pilot Plants: Experimental Progress and Future Prospects
General Atomics（通用原子能公司）；Institute for Fusion Studies, University of Texas – Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校聚变研究所）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Plasma Science and Fusion Center, MIT（麻省理工学院等离子体科学与聚变中心）
本文综述负三角形性（NT）托卡马克构型的实验进展，该构型通过反转D形截面，在性能、排热和鲁棒性之间取得平衡，有望解决传统正三角形性H模面临的挑战。
2026-06-26 physics.plasm-ph
Magneto-Hydrodynamic Simulations of Pedestal Instabilities for Tokamak Plasmas with Different Ion Masses
本文利用JOREK扩展MHD模拟研究了ASDEX Upgrade H模台基不稳定性的同位素效应，发现离子质量变化影响较小且无法重现JET实验差异，表明需引入小尺度湍流等效应。
2024-08-08 physics.plasm-ph
Nonlinear gyrofluid computation of edge localised ideal ballooning modes
对托卡马克边缘局域模（ELMs）的理想气球模吹出情形进行了三维电磁陀螺流体模拟。特别强调的是放在充满活力的诊断，检查在线性，过冲和衰减阶段的增长率的变化。饱和过程是能量转移到自产生的边缘湍流，表现出离子温度梯度（ITG）模式结构。只有当光谱到达离子回旋半径时，才能发现衰变阶段的收敛。平衡是一个自洽的背景，其演变考虑。边缘层中的总能量的大约三分之二在井喷中释放。研究了等离子体压力和离子回旋半径对参数的影响。尽管短暂的过程的暴力性质，过渡到非线性是非常相似的通用托卡马克边缘湍流。
2010-02-16 physics.plasm-ph
New plasma regimes with small ELMs and high confinement at the Joint European Torus
新的等离子体制度与高约束，低芯杂质积累和小的边缘局域模（ELMs）扰动已获得接近ITER条件下的磁约束等离子体从联合欧洲环（JET）托卡马克。这种制度是通过优化的粒子燃料条件，触发一个自组织状态的旋转和离子温度的强烈增加和边缘密度的降低。核心和边缘等离子体区域之间的相互作用导致湍流水平降低和向外的杂质对流。这些结果为在具有金属壁环境的托卡马克中产生聚变能的标准等离子体的有吸引力的替代方案铺平了道路，例如ITER中预期的那些
2021-03-08 nucl-ex physics.plasm-ph
Using Convolutional Neural Networks to detect Edge Localized Modes in DIII-D from Doppler Backscattering measurements
Institute of High Performance Computing (IHPC), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（高性能计算研究所，科学与技术研究局）；School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学物理与数学科学学院）；Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校物理与天文学系）；AIP, RIKEN（理化学研究所应用物理部）；Department of Physics, University of Oxford（牛津大学物理系）
本文利用卷积神经网络从DIII-D多普勒背向散射数据中检测边缘局域模，以D-alpha数据为基准，在相似炮号上取得0.93的f1分数，并验证了对多种ELM类型的适用性。
2024-07-04 physics.plasm-ph
Direct observation of current in type I ELM filaments on Asdex Upgrade
磁约束等离子体经常受到弛豫振荡伴随着大的输运事件。这是特别的情况下，高约束制度的托卡马克，这些事件被称为边缘局域模式（ELMs）。它们导致高约束的暂时击穿，并导致面向等离子体的部件上的高功率负载。ELM产生的现有理论依赖于边缘电流和边缘压力梯度超过临界值的组合效应，这导致中间模式数（$n \cong 10-15$）结构（\emph{filaments}）定位在垂直平面中并沿着场线延伸。它在这里示出的详细的本地化测量的三个组件的磁场扰动进行的一个单独的I型ELM灯丝，这些灯丝携带大量的电流。这些观测结果为了解ELM的动力学提供了必要的信息。
2011-01-14 physics.plasm-ph
The Effect of Anomalous Resistivity on Tearing Instability
Joule Physics Laboratory, School of Science, Engineering and Environment, University of Salford（索尔福德大学科学与工程环境学院焦耳物理实验室）
通过引入二阶电阻模型，研究异常电阻对经典撕裂不稳定性的修正，解析了边界层标度律和奇异匹配条件，揭示了早期相位滑移层导致的超指数增长，为太阳耀斑和托卡马克破裂的触发问题提供了精确解析解。
2026-08-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A quasi-continuous exhaust scenario for a fusion reactor: the renaissance of small edge localized modes
小边缘局域模（ELMs）的托卡马克操作制度可能是未来聚变反应堆中大瞬态热负荷问题的解决方案，因为它们提供准连续排气，同时保持良好的等离子体约束。在高密度ASDEX升级和TCV放电中，小ELMs在最后闭合磁通面（LCFS）附近受到压力梯度和磁剪切的相互作用的控制，提出了一种气球模式机制。在这篇手稿中，我们探讨了不同的因素相关的等离子体边缘稳定性在一个广泛的边缘安全因素，通过改变连接长度之间的好和坏的曲率边。同时，这影响了LCFS附近的局部磁剪切以及$E \times B$流剪切的稳定效果。理想的气球稳定性计算与HELENA代码显示，小ELM等离子体确实是不稳定的气球模式非常接近LCFS，但可以表现出第二个气球稳定性的陡峭梯度区域与增强约束。我们还提出了第一个非线性模拟的小ELM制度的JOREK代码，包括$E \times B$剪切，确实开发气球一样的波动在高三角形限制。在该地区的小ELMs起源的无量纲参数是非常相似的，在我们的研究放电和反应堆，使这种制度的理想排气方案的未来反应堆。
2021-10-25 physics.plasm-ph
Forecasting the first Edge Localized Mode (ELM) after LH-transition with a neural network trained on Doppler Backscattering data from DIII-D
Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Tohoku University（东北大学）
本文利用DIII-D的多普勒反散射数据训练神经网络，预测LH转变后首次边缘局域模的发生，模型在100ms前准确预报，为提前实施缓解措施奠定基础。
2026-09-23 physics.plasm-ph
Nuclear Fusion Knowledge Graph Guided Edge-Localized Mode Recognition on EAST
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）；Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院等离子体物理研究所）
针对深度时间序列模型在ELM识别中缺乏物理知识利用且易混淆相似类别的问题，提出KGF-ELM知识图谱融合网络，通过双层级可靠性感知融合机制增强特征并修正分类结果。
2026-10-02 physics.plasm-ph
Nonlinear Dynamics of Current-Carrying ELM Filaments: Spiral Vorticity, Rotation, and Velocity Suppression
Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；ITER-India, Institute for Plasma Research（印度国际热核聚变实验堆计划，等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究利用简化电磁流体模型探究载流ELM细丝非线性动力学，发现平行电流抑制其径向速度，改变电流源结构致螺旋涡度等，使细丝从传播态转为旋转自组织电磁结构，为ELM细丝动力学提供新见解。
2026-07-21 physics.plasm-ph
Effects of the Internal Transport Barrier in the plasma confinement with Resonant Magnetic Perturbations
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；Universidade Federal do Paraná（巴拉那联邦大学）
本研究提出含内输运垒的电流解析模型，通过哈密顿映射分析发现反向剪切拓扑虽利于低电流下ELM控制，但显著降低了对RMP导致全局约束丧失的安全裕度。
2026-09-24 nlin.CD physics.plasm-ph
Improved Nonlinear Solvers in BOUT++
等离子体物理中大尺度湍流边缘模拟的重要方面包括鲁棒的非线性求解器和高效的预处理器。本文介绍了BOUT++软件在非线性偏微分方程可缩放求解方面的最新进展，重点介绍了托卡马克装置边缘局域模的模拟。采用无雅可比牛顿-克雷洛夫（JFNK）方法和非线性GMRES（NGMRES）方法求解了一个包含快剪切Alfven波和电子、离子沿磁场热传导的六场非线性约化磁流体力学模型。基于物理的预处理的基础上的分析舒尔分解的简化雅可比矩阵被发现在一个数量级的减少运行时间超过未预处理的JFNK，和NGMRES显着减少运行时间，而只需要非线性函数的评价。我们详细描述了预处理算法，我们讨论了并行性能的NGMRES和牛顿Krylov方法使用PETSc库。
2012-09-10 physics.comp-ph physics.plasm-ph
