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
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
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
Kinetic modeling of divertor heat load fluxes in the Alcator C-Mod and DIII-D tokamaks
采用新古典输运程序XGC 0，[C.S. Chang et.等人，Phys. Plasmas 11，2649（2004）]用于计算Alcator C-Mod和DIII-D托卡马克的外偏滤器板中的热通量和热负荷宽度。利用XGC 0程序研究了热负荷通量宽度与新经典效应、中性碰撞和反常输运的关系。XGC 0代码包括真实的X点几何形状、中性源模型、碰撞效应和异常输运的扩散模型。我们观察到XGC 0新经典热负荷的宽度与总等离子体电流$I_{\rm p}$近似成反比。的偏滤器的热负荷的宽度与等离子体电流的缩放检查的Alcator C-Mod放电和四个DIII-D放电。偏滤器的热负荷宽度与等离子体电流的缩放被发现是较弱的Alcator C-Mod放电相比，缩放中发现的DIII-D放电。中性碰撞对热负荷宽度的$1/I_{\rm p}$标度的影响不显着。虽然包含极轴均匀的反常输运导致偏离$1/I_{\rm p}$标度，但包含由气球型不稳定性驱动的反常输运导致恢复新经典$1/I_{\rm p}$标度。玻姆或Gyro-Bohm标度的异常输运不强烈影响的热负载宽度对等离子体电流的依赖性。反常输运的加入，在一般情况下，导致加宽的新经典偏滤器热负荷的宽度和偏滤器板上的新经典热负荷通量增强。了解托卡马克刮除层等离子体中的热输运对于加强预测ITER偏滤器条件的基础是重要的。
2015-06-25 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
Chaotic edge density fluctuations in the Alcator C-Mod tokamak
用0-模式反射计获得的时间序列的分析（Rhodes等人，1997 Plasma Phys. and Control. Fusion 40（1998）493-510）和喷气成像（Cziegler，I.等人2010 Phys. of Plasmas 17，No.5（2010）056120）系统的实验表明，湍流边缘密度波动是混沌的。该结论的支持证据包括：指数功率谱的观察（其与时间序列中的洛伦兹形脉冲相关联）、相应的Bandt-Pompe概率分布的总体（Bandt和Pompe 2002 Phys. Rev. Lett. 88 174102）和信号在复杂性-熵平面（C-H平面）上的位置（Rosso等人2007 Phys. Rev. Lett. 99，154102（2007））。边缘湍流作为混沌的分类打开了大门，进一步的工作，以了解底层的过程和湍流传输的影响。
2017-04-22 physics.plasm-ph
Measurements of runaway electron synchrotron spectra at high magnetic fields in Alcator C-Mod
在Alcator C-Mod托卡马克装置上，进行了低密度平顶等离子体放电过程中逃逸电子（RE）的实验研究，实验条件为2.7、5.4和7.8 T三种磁场，其中最后一种磁场是迄今为止在托卡马克装置上产生和测量RE的最高磁场。时间演变的同步辐射光谱测量在可见光波长范围内（~300-1000 nm）的两个绝对校准的光谱仪查看共和逆等离子体电流方向。在本文中，一个测试粒子模型实现预测的动量空间和密度演化的磁轴和q = 1，3/2和2表面的稀土。漂移轨道和随后的限制损失也被纳入演变。这些时空结果被输入到新的综合诊断SOFT [M. Hoppe等人，Nucl. Fusion 58（2），026032（2018）]，其再现实验测量的光谱。对于这些放电，可以推断，同步辐射占主导地位的碰撞摩擦作为一个功率损耗机制和RE能量减少磁场增加。此外，阈值电场RE生成，硬X射线和光中子测量所确定的，比较目前的理论预测。
2018-05-14 physics.plasm-ph
Characterization of SOL Plasma Flows and Potentials in Alcator C-Mod
利用喷气成像技术测量了Alcator C-Mod托卡马克ICRF加热放电远SOL区径向电场和等离子体电势。利用时间延迟估计（TDE）技术，得到了射频诱导$ \mathbf{E\times B} $流平流作用下湍流结构的二维速度场。径向电场$ E_r $的大小和径向延伸都随着环向磁场强度$ B_φ$和ICRF功率的增加而增加。特别地，当$ B_φ=7.9\,\mathrm{T} $和$ P_{\mathrm{ICRF}} \gtrsim 1\,\mathrm{MW} $发生反应时，RF诱导的$ E_r $从ICRF天线附近延伸到分界线。此外，低Z杂质播种附近的天线被发现，大大降低鞘层电位与ICRF功率。ICRF感应电位也估计在不同的天线配置：（1）传统的环形对齐（TA）天线与场对齐（FA）天线;（2）FA偶极子与FA偶极子。结果表明，FA天线和TA天线产生的等离子体电势大小相似，FA偶极子相位比FA偶极子相位产生的等离子体电势大。
2018-01-17 physics.plasm-ph
Gyrokinetics investigations of an I-mode pedestal on Alcator C-Mod
由于I模基座不受MHD不稳定性的“限制”，因此I模对于ELMs是自然稳定的，并且宽度大于EPED的预测，因此I模是研究磁流体中漂移微不稳定性作用的极好实验室。本文基于Gyrokinetic模拟（使用GENE）对C-Mod中I模电子的涨落和热输运进行了模拟研究，发现C-Mod I模上观察到的弱相干模是静电离子温度梯度/杂质密度梯度（ITG/杂质）驱动模。ITG/杂质模式匹配频率和杂质限制时间上观察到的I-模式。非线性ETG模拟可以在实验误差范围内将实验热通量与轮廓调整很好地匹配。模拟，不同的杂质水平（Zeff）和温度和密度分布（实验误差范围内），用于探测波动和运输的敏感性。
2020-05-18 physics.plasm-ph
Spatiotemporal evolution of runaway electrons from synchrotron images in Alcator C-Mod
在Alcator C-Mod托卡马克装置中，相对论逃逸电子（RE）的产生发生在低密度、转向等离子体放电的平顶电流阶段。由于高环向磁场（B = 5.4 T），RE同步辐射是由一个宽视角相机在可见光波长范围（~400-900 nm）测量。在本文中，超过一千相机图像的统计分析进行调查的等离子体条件下，观察到的同步辐射在C-Mod。此外，时空演化的RE在一个特定的放电进行了详细的探索，通过全面的分析失真校正的同步辐射图像。为了准确地预测RE能量，动力学求解器CODE [Landreman等人2014 COMPUT.物理通信185 847-855]用于在整个等离子体的六个位置处演化电子动量空间分布：磁轴和通量表面q = 1、4/3、3/2、2和3。这些结果以及实验测量的磁性拓扑结构和相机几何结构被输入到合成诊断SOFT [Hoppe et al 2018 Nucl. Fusion 58 026032]中，以模拟同步辐射和检测。有趣的空间结构附近的表面q = 2被发现与锁定模式的发病和增加MHD活动。此外，RE密度分布演变是适合通过比较实验合成图像，提供重要的洞察RE时空动力学。
2018-10-05 physics.plasm-ph
I-mode pedestal relaxation events in the Alcator C-Mod and ASDEX Upgrade tokamaks
在某些条件下，I模式等离子体可以具有基座弛豫事件（PRE），其瞬时增强到达偏滤器靶板的能量。为了揭示它们的外观、特性和到达偏滤器靶的能量，对两台托卡马克装置$-$ Alcator C-Mod和ASDEX Upgrade $-$进行了对比研究。研究发现，PRE仅出现在I模放电的一个子集中，主要是当等离子体接近H模跃迁时。此外，触发不稳定性的性质进行了讨论，通过比较测量接近两个设备中的分界线。从受限区域的PRE相对能量损失随着基座顶部碰撞性$ν_{\mathrm{ped}}^*$的减小而增加。此外，在基座顶部的相对电子温度下降，这是有关的传导能量损失，增加与减少$ν_{\mathrm{ped}}^*$。最后，将两种装置中偏滤器上测量的PRE引起的峰值平行能量通量与[1]中介绍的I型ELM模型进行比较。该模型提供了一个上边界的PRE能量注量数据，而下边界被发现，通过将模型除以三。这两个边界用于预测未来的设备，如DEMO和ARC。
2021-09-06 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
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
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
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
Experimental and synthetic measurements of polarized synchrotron emission from runaway electrons in Alcator C-Mod
本文首次对托卡马克等离子体中相对论逃逸电子的偏振同步辐射进行了实验分析。重要的是，我们表明，同步辐射的偏振信息可以用来诊断空间本地化RE俯仰角分布。同步加速器产生的稀土在低密度，欧姆，转移等离子体放电在Alcator C-Mod托卡马克。使用十通道运动斯塔克效应诊断来测量偏振角$θ_{\mathrm{pol}}$的空间分布和线性偏振的检测光的分数$\mathrm{f}_{\mathrm{pol}}$。在$θ_{\mathrm{pol}}$的90 $°$ -从水平到垂直偏振，反之亦然-的空间跃迁的实验数据中观察到，并很好地解释了回旋运动的稀土和高方向性的同步辐射。偏振同步辐射建模与合成诊断软件，其输出的格林（或检测器响应）功能揭示了一个关键的RE俯仰角，在该$θ_{\mathrm{pol}}$翻转90 $°$和$\mathrm{f}_{\mathrm{pol}}$是最小的。使用SOFT，我们确定再现测量的$θ_{\mathrm{pol}}$和$\mathrm{f}_{\mathrm{pol}}$值的主导RE俯仰角。详细研究了一次C-Mod放电过程中$θ_{\mathrm{pol}}$和$\mathrm{f}_{\mathrm{pol}}$的时空演化。对于在磁轴和通量表面$q$ = 1和4/3附近观察RE的通道，合成信号和实验信号之间的分歧表明，不稳定性可能会影响RE动力学。此外，其他…
2019-06-26 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
Effect of Scrape-Off-Layer Current on Reconstructed Tokamak Equilibrium
方法描述，从重建的平衡，包括刮削层电流通过外推参数化和实验拟合扩展字段。外推包括的影响的环形场和压力梯度产生刮离层电流后重新计算的梯度-Shafranov解决方案。为了量化包含刮除层电流修改平衡的程度，计算有和没有刮除层电流的情况下的$χ$平方拟合优度参数。$χ$平方的变化被认为是微小的刮除层电流时，包括但通量表面移动了3厘米。这些刮除层修改的边缘模式的影响也被发现是小的，这些方法的非线性计算的重要性进行了讨论。
2017-01-31 physics.plasm-ph
Isotope effect on blob-statistics in gyrofluid simulations of scrape-off layer turbulence
本文研究了回旋流体模拟得到的聚变边缘区等离子体边缘/刮削层耦合湍流特性的时间序列。在分界线附近产生的团块会产生间歇性的信号，这些信号的统计数据取决于反应堆燃料的离子质量，这表明较重同位素的动力学总体上较慢。我们发现，最近建立的刮削层波动的散粒噪声随机模型吻合得相当好，在这方面的贡献进行的数值模拟。
2017-05-29 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
Reduction of transport due to magnetic shear in gyrokinetic simulations of the scrape-off layer
通过对一个螺旋形刮除层模型的电磁回旋动力学模拟，研究了变化的磁剪切对刮除层湍流和廓线的影响。我们开发了一个模型的螺旋几何磁剪切和相应的磁场对齐坐标系，这是用于模拟与Gkeyll代码。我们发现，垂直运输减少的情况下，更强的剪切，导致更高的峰值粒子和热通量的终板。在强剪切情况下，电磁效应略微增加输运。
2021-12-28 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
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
Characterisation of the L-mode Scrape Off Layer in MAST: decay lengths
这项工作提出了一个详细的表征MAST刮落层在L模式。扫描线平均密度，等离子体电流和环形磁场进行。通过使用广泛的诊断方法，可以对SOL进行全面和综合的研究。与以前的结果一致，线平均密度的增加引起的中面密度分布的加宽。
2015-06-15 physics.plasm-ph
Stability of scrape-off layer plasma: a modified Rayleigh-Benard problem
本文对托卡马克装置刮除层等离子体动力学的二维流体模型进行了线性稳定性分析。模型方程是基于漂移有序和静电等离子体的假设下的Braginskii流体方程。该模型还采用了常见的平板几何近似，其中的磁场被假定为常数和直线，与曲率的影响重新引入作为有效的引力项。我们证明，刮除层的等离子体方程可以被看作是描述一个热对流问题的附加效果。新的特征包括非均匀的基本状态梯度、线性阻尼项和附加的平流项。我们在不稳定的发病条件，并进行了广泛的参数扫描，以描述如何作为等离子体参数的函数的稳定性阈值变化。
2018-10-11 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
Experimental observations of bifurcated power decay lengths in the near Scrape-Off Layer of tokamak plasmas
在ST40球形托卡马克上观测到刮削层功率衰减长度分叉为宽窄两组，窄组与磁涨落抑制相关，表明电磁湍流水平降低。
2024-05-23 physics.plasm-ph
Four-dimensional drift-kinetic model for scrape-off layer plasmas
在漂移约化极限下，导出了一个能描述任意碰撞度下托卡马克装置刮除层区的四维等离子体模型。该模型的基础是由漂移动力学方程，保留了完整的非线性库仑碰撞算子，并描述了任意远离平衡分布函数。通过将分布函数对垂直速度的依赖关系在Laguerre多项式基上展开，并对垂直速度积分，得到一组分布函数展开系数的四维矩方程。库仑碰撞算子，以及泊松方程，明确评估的垂直速度矩的分布函数。
2020-08-21 physics.plasm-ph
Stochastic modelling of intermittent scrape-off layer plasma fluctuations
在磁化等离子体的刮削层的波动的单点测量通常被发现是由大振幅的突发，这是与径向运动的斑点状结构为主。这些波动的随机模型，与等离子体密度给出了一个随机序列的突发与一个固定的波形。在非常一般的条件下，该模型预测等离子体波动的偏度和峰度矩之间的抛物线关系。在指数分布的突发幅度和等待时间的情况下，波动幅度的概率密度函数被示出为伽马分布，由平均突发幅度给出的尺度参数和由突发持续时间和等待时间的比率给出的形状参数。
2012-05-25 physics.plasm-ph
Stochastic and Discrete Time Models of Long-Range Turbulent Transport in the Scrape-Off Layer
本文研究了二维随机时间刮落层湍流输运模型。不稳定性出现在系统中的随机扰动的密度或涡揭示了自己在强大的向外爆发的粒子密度传播弹道跨越SOL。交叉场湍流系统的稳定性和可能的稳定性在很大程度上取决于密度涨落和涡度涨落之间的相互关联时间。大量级通量事件的粒子通量的Pdf可以用在边界处结束的随机行走的简单离散时间玩具模型来建模。漂移时间的频谱特征的PDF模型中的粒子通量和定性再现的实验统计的传输事件。
2004-06-03 physics.plasm-ph
Numerical turbulence simulations of intermittent fluctuations in the scrape-off layer of magnetized plasmas
通过简化流体模型的数值湍流模拟，研究了磁约束等离子体边界的间歇性起伏，该模型描述了等离子体密度和电漂移涡在垂直于磁场的二维平面内的演化.两种不同的情况下被认为是，一个描述电阻漂移波的边缘区域和另一个只包括由于不利的磁场曲率的交换不稳定性在刮除层。通过单点记录获得的长数据时间序列的分析进行比较，描述的等离子体波动作为一个叠加的不相关的脉冲的随机模型的预测。对于这两种情况下的调查，径向颗粒密度分布在刮落层是指数与径向恒定的尺度长度。在远刮除层中的粒子密度波动的概率密度函数具有指数尾。斑点状结构的径向运动导致大振幅的爆发，峰值振幅和它们之间的等待时间呈指数分布。平均爆发形状是很好地描述了一个双边指数函数。粒子密度的频率功率谱密度仅仅是平均爆发形状的频率功率谱密度，并且对于刮除层中的所有径向位置是相同的。从数值模拟中得到的涨落统计与最近的磁约束等离子体的实验测量结果非常一致。统计框架定义了一个新的边界湍流模拟验证度量。
2021-02-15 physics.plasm-ph
Scaling of the scrape-off layer width during inter-ELM H modes on MAST as measured by infrared thermography
偏滤器表面的功率负载是未来ITER等设备的关键问题，因为材料表面的热限制。表征偏滤器的热通量的一个因素是刮除层（SOL）中的脱落长度，最近的经验缩放显示可以小到1毫米。这些预测是基于多个-使用偏滤器热通量剖面的表达式拟合的热通量宽度的机器定标，该表达式包括SOL中的指数衰减项和关于最后闭合通量的扩散项在私有通量区域中的LCFS表面。
2014-06-11 physics.plasm-ph
Numerical investigation of Scrape Off Layer anomalous particle transport for MAST parameters
对MAST刮除层中L模等离子体湍流进行了数值模拟。边界等离子体的相关特征，例如密度层的厚度或波动的统计与边缘密度和温度、等离子体电流和并联长度有关。结果表明，边缘密度对密度分布的影响很小，电流或温度越低，密度分布越宽，而连接长度的影响则相反。湍流的统计特性对各边缘参数的变化相对不敏感，具有一定的普适性。有效的传输系数计算几个等离子体条件下，显示出很强的非线性依赖的参数和径向变量。最后，它示出了如何在刮除层的垂直粒子通量有关的边缘参数。
2013-07-09 physics.plasm-ph
A Gyrokinetic 1D Scrape-Off Layer Model of an ELM Heat Pulse
应用静电回旋动力学模型来模拟平行的等离子体传输的刮除层偏滤器板。作者专注于一个测试问题，以前已经研究过，使用的参数选择来模拟热脉冲驱动的边缘本地化模式（ELM）在JET。以前的工作已经使用了直接的粒子在细胞方程与完整的动力学，或弗拉索夫或流体方程只有并行动力学。随着使用的回旋准中性方程和逻辑鞘边界条件，空间和时间分辨率的要求不再设置由电子德拜长度和等离子体频率，分别。这个测试问题也有助于说明一些物理包含在哈密顿形式的gyrokinetic方程和一些数值的挑战，在开发一个边缘gyrokinetic代码。
2015-01-13 physics.plasm-ph
Reduced modeling of scrape-off losses of runaway electrons during tokamak disruptions
本文提出一个与一维模型兼容的逃逸电子刮削损失低维模型，并在DREAM中实现，结果表明该损失对ITER中实现完全逃逸避免可能至关重要。
2024-10-04 physics.plasm-ph
Scrape-off layer ion temperature measurements at the divertor target in MAST by retarding field energy analyser
离子温度（Ti）的知识对于确定偏滤器和面向等离子体的部件的热通量至关重要，然而与电子温度（Te）数据相比，关于这一点的数据是有限的。Ti测量偏滤器目标之间的边缘局部模式（间ELM）H模式，已使用一种新的减速场能量分析仪（RFEA）。
2013-07-05 physics.plasm-ph
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
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
Merging dynamics of plasma blobs in the Scrape-off Layer of a tokamak
本研究通过数值模拟探讨了托卡马克刮削层中两个电磁相互作用的等离子体团的合并动力学，发现其合并过程类似磁岛合并不稳定性，并揭示了旋转、加速及分离距离振荡等运动特征。
2024-09-23 physics.plasm-ph
Magnetic Fluctuations in Gyrokinetic Simulations of Tokamak Scrape-Off Layer Turbulence
理解托卡马克边缘和刮削层（SOL）中的湍流输运物理是研制成功聚变堆的关键。在这些区域中的动态起着关键作用，在实现高融合性能，通过确定边缘基座，抑制H模式中的湍流。此外，反应堆的存活率由容器壁的热负荷决定，因此了解热量沿SOL中的开放磁场线流动时的湍流扩散非常重要。大幅波动、磁X点几何形状以及等离子体与材料壁的相互作用使得模拟边缘/SOL中的湍流比核心区域更具挑战性，需要专门的陀螺动力学代码。此外，包括在陀螺运动模拟，可以处理边界等离子体的独特挑战的电磁效应是至关重要的理解的现象，如基座和ELMs，电磁动力学预计是重要的。在这篇论文中，我们开发了第一个能力来模拟开放磁场线上的电磁回旋湍流。这是一个重要的一步，全面的电磁陀螺运动模拟的耦合边缘/SOL系统。通过使用一个连续的全f的方法，通过一个节能的不连续Galerkin（DG）离散方案，避免了安培抵消问题，我们表明，电磁波动可以处理在一个强大的，稳定的，和有效的方式在Gkeyll代码的gyrokinetic模块。然后，我们提出的结果，大致模拟刮落层的国家球形环面实验（NSTX），并表明电磁效应可以影响斑点的动力学和运输。我们还制定了gyrokinetic系统在现场对齐的坐标建模现实的边缘和刮落层的几何形状在实验中。
2021-03-30 physics.plasm-ph
Reduced Physics Model of the Tokamak Scrape-off-Layer for Pulse Design
核心等离子体和边缘等离子体之间的动态相互作用对聚变等离子体的约束和加热有重要影响。刮削层（SOL）等离子体的传输对核心等离子体施加边界条件，并且通过SOL的中性传输影响核心等离子体源。为了更好地研究这些影响在一个自我一致的，时间依赖的方式与合理的周转时间，减少模型是必要的。在本文中，我们介绍了SOL箱模型，一个简化的SOL模型，计算等离子体的温度和密度的SOL给定的核心到边缘的粒子和功率通量和再循环系数。盒模型的分析性质允许一个容易地将SOL物理在控制室中的脉冲设计应用的时间相关的传输解算器。在这里，我们证明了这样的耦合与核心运输求解TRANSP和比较的结果与密度和温度测量，通过汤姆逊散射和朗缪尔探针，NSTX放电。未来的解释和预测模拟的影响进行了讨论。
2022-12-28 physics.plasm-ph
Convergence of statistical moments of particle density time series in scrape-off layer plasmas
磁约束等离子体的刮削层中的粒子密度波动，如通过喷气成像或朗缪尔探针测量的，被建模为随机过程的实现，其中具有固定形状的脉冲的叠加，等待时间和幅度的指数分布代表斑点状结构的径向运动。与解析公式的过程中，我们得到的样本均值和样本方差的估计作为样本长度，采样频率和随机过程的参数的函数的均方误差的表达式。利用一个特别相关的散粒噪声过程的概率分布函数由伽玛分布给出，我们导出了样本偏度和峰度的估计量，以及这些估计量的均方误差的表达式。数值生成的合成时间序列被用来验证所提出的估计，样本长度依赖的均方误差，和他们的性能。我们发现，基于伽玛分布的样本偏度和峰度的估计比基于矩方法的常见估计更精确和更准确。
2015-01-06 physics.plasm-ph
The effects of shape and amplitude on the velocity of scrape-off layer filaments
一个完整的刮除层细丝动力学模型将是相当复杂的，包括温度演变，三维几何形状和有限的拉莫尔半径的影响。然而，反磁电流驱动的静电势导致的$\boldsymbol{E}\times\boldsymbol{B}$平流的基本机制可以用一个简单得多的模型来描述;对简单模型中的物理学的完整理解将有助于解释更复杂的模拟，因为它允许新的效应被解开。在这里，我们考虑这样一个简单的模型，它假设冷离子和等温电子，并减少到两个维度。我们推导出缩放与宽度和振幅的速度孤立的刮落层细丝，允许任意椭圆形的横截面，以前只有圆形横截面已被认为是分析。我们还把振幅标度变换转化为一种新的更令人满意的形式。的分析结果进行了广泛的验证与二维模拟，也比较，与合理的协议，三维模拟具有最小的变化平行于磁场。
2016-02-01 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
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
Turbulent broadening of electron heat-flux width in electromagnetic gyrokinetic simulations of a helical scrape-off layer model
我们表明，交叉场运输的刮除层（SOL）可以适度增加电磁效应在高β制度，导致在更广泛的电子热通量的宽度上的终板。这一结论是从全$f$电磁陀螺动力学模拟的螺旋SOL模型，大致近似的SOL的国家球形环面实验（NSTX）。Gkeyll代码，最近成为第一个代码，以证明有能力模拟开放的磁场线鞘边界条件的电磁回旋湍流的模拟已经进行。我们扫描源速率，从而扫描$β$，以便在实验相关范围$α= 0.3-1.5$上扫描归一化压力梯度（MHD气球参数$α\propto \partial β/ \partial r \propto β/ L_p$）。当β增加时，中平面附近的压力梯度标度长度$L_p$几乎没有变化，中平面附近的交叉场传输增加10%会导致电子热通量宽度$λ_q$增加，到达终板的峰值电子热通量减少25%。
2022-04-26 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
Benchmarking of a 1D Scrape-off layer code SOLF1D with SOLPS and its use in modelling long-legged divertors
平行于磁场（SOLF 1D）的一个一维代码建模SOL运输基准与二维模拟MAST-U SOL通过SOLPS代码进行两种不同的碰撞。在此比较的基础上，SOLF 1D然后被用来模拟偏滤器腿伸展在1D的影响，在MAST计划的Super-X偏滤器的支持。其目的是通过垂直或径向拉伸偏滤器腿，将磁通量膨胀与回收中性粒子引起的体积功率损失分开。
2013-05-14 physics.plasm-ph
On the role of filaments in perpendicular heat transport at the Scrape-off Layer
在这项工作中，我们进行了定量测量的粒子和热输运相关的SOL灯丝在托卡马克，并与密度肩形成的平流的能量在远SOL。这是第一次尝试包括直接测量背景和灯丝的离子和电子温度。有了这个目标，我们结合了数据，从一些等效的L-模式放电ASDEX升级托卡马克中，不同的探头安装在中板机械手。通过与独立诊断的比较，验证了这种方法。结果表明，增加的热传输与长丝后，肩部形成。进入SOL几厘米，仍然发现细丝携带着分界线处喷射出的能量的相当大的一部分（高达五分之一）。
2020-05-13 physics.plasm-ph
Total Fluid Pressure Imbalance in the Scrape-Off Layer of Tokamak Plasmas
采用完全动力学的新经典程序XGCa进行模拟，以探讨动力学效应对DIII-D H模等离子体中的刮除层（SOL）物理的影响。XGCa是一个全f，gyrokinetic代码，自洽地计算轴对称静电势和等离子体动力学，并包括蒙特卡罗中性输运模块。先前提出的XGCa结果显示了几个值得注意的特征，包括SOL中沿场线的离子密度和压力的大变化、SOL平行离子流的实验相关水平（马赫数~0.5）、鞘入口附近导致亚音速流的偏斜离子分布以及鞘电位升高[R.M.丘吉尔，核母线。能源，已提交）。在本文中，我们详细探讨了SOL中的压力平衡问题，因为在模拟中观察到，简单的总压力平衡（离子和电子静压加离子惯性的总和）存在很大的偏差。它将被证明，从离子粘度（驱动离子温度各向异性）和中性源项的贡献可以是相当大的，并应保留在SOL中的并行动量方程，但仍然没有占到所观察到的流体压力不平衡的XGCa模拟结果。
2017-01-19 physics.plasm-ph
Probability distribution functions for intermittent scrape-off layer plasma fluctuations
本文基于泊松过程到达的非关联脉冲的叠加，建立了磁约束等离子体刮削层中间歇涨落的随机模型。在该模型的最常见的应用中，假设脉冲幅度呈指数分布，由实验测量数据中的大幅度波动的条件平均值支持。这一基本假设有两个潜在的局限性。首先，使用条件平均的测量数据的统计分析仅揭示了振幅分布的尾部呈指数分布。其次，指数分布的振幅导致不能捕获例如电势和径向速度的波动的正定信号。假设脉冲幅度不是正定的，常常使找到概率密度函数的闭合形式变得困难，即使特征函数保持相对简单。因此，估计模型参数需要基于特征函数的方法，而不是概率密度函数。在这方面的贡献，改变幅度分布的影响的时刻，概率密度函数和特征函数的过程中，提出了一种参数估计方法，使用的经验分布函数，并测试合成生成的数据。这对于描述磁化等离子体边界区域的间歇性波动很有价值。
2018-05-03 physics.plasm-ph
Observation of quasi-coherent density fluctuation in scrape-off layer enhancing boundary transport in high-betaN hybrid plasmas on DIII-D
本文报道了用多普勒后向散射系统在DIII-D托卡马克的刮去层（SOL）区观测到的准相干密度涨落（QCF）。在电子回旋加速器加热期间，在具有近双零偏滤器（DND）形状的高功率、高性能混合等离子体中观察到这种QCF。这种模式与陡峭的SOL密度分布相关，并导致ELMs之间的粒子和热通量显着升高。SOL QCF是一种长波长的离子尺度涨落，在等离子体框架中沿离子反磁方向传播。它的径向扩张约为1.5-2厘米，远远超过了DIII-D上热通量的典型宽度。此外，SOL QCF没有表现出任何明确的依赖于有效的SOL碰撞性，因此可能会提出问题的控制等离子体-材料的相互作用在低碰撞性等离子体中的斑点诱导的运输减少。使用BOUT++与5场简化模型进行线性模拟，并与实验观察结果进行比较。模拟结果表明，SOL密度梯度可以驱动一个类高斯密度扰动，其峰值位置和密度扰动的径向宽度与实验结果一致.
2021-03-19 physics.plasm-ph
Detachment scalings derived from 1D scrape-off-layer simulations
本文利用Hermes-3框架进行一维含时脱靶模拟，再现离子通量翻转，验证其稳态结果符合Lengyel-Goedheer标度律，并通过与SOLPS比较提出改进方向。
2024-10-02 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
