Control of resistive wall modes in a cylindrical tokamak with plasma rotation and complex gain
在具有电阻率、粘性和环向旋转的托卡马克圆柱模型中，研究了磁流体动力学（MHD）模的反馈镇定。该控制基于刚好在电阻壁内部的磁场的法向分量和切向分量的线性组合。反馈包括复增益，对于法向分量和切向分量，并且对于前者的反馈的虚部等同于等离子体旋转。本文的工作包括：（1）用简化的电阻MHD模型对具有有限β和阶跃函数电流密度和压力分布的托卡马克进行分析;（2）用完全可压缩的粘阻MHD模型和电流密度和压力的平滑下降分布进行计算。平衡对于β = 0是稳定的，并且对于两种情况计算了边缘稳定性值$β_{rp,rw}<β_{rp,iw}<β_{ip,rw}<β_{ip,iw}$（电阻性等离子体，电阻性壁;电阻性等离子体，理想壁;理想等离子体，电阻性壁;理想等离子体，理想壁）。主要结果如下：（a）正常传感器或等离子体旋转的虚增益稳定在低于$β_{rp,iw}$，因为旋转抑制通量从等离子体通过壁向外扩散，并且更令人惊讶的是，（b）正常传感器的旋转或虚增益不稳定在高于$β_{rp,iw}$，因为它阻止反馈通量通过电阻壁进入等离子体以形成虚壁。切向传感器的虚增益的影响更复杂，但在$β_{rp,iw}$之上和之下基本上不稳定。提出了一种在$β>β_{rp,iw}$机制中存在旋转的情况下使用复增益进行优化的方法。
2014-06-20 physics.plasm-ph
Power dependence of density limit due to plasma-wall interaction in a burning plasma
本研究基于等离子体-壁自组织模型建立密度极限的功率依赖标度，揭示溅射与粒子约束时间的关键作用，并将 PWSO 模型扩展以预测燃烧等离子体的进入条件。
2025-02-19 physics.plasm-ph
Resistive wall mode and neoclassical tearing mode coupling in rotating tokamak plasmas
本文用线性RWM模型和非线性NTM模型导出了一个描述环向旋转托卡马克等离子体的模型方程组，该方程组对电阻壁模（RWM）不稳定，对新经典撕裂模（NTMs）亚稳定。如果没有壁存在，NTM生长显示出典型的阈值/饱和岛宽度，而线性不稳定的扭结模式在该模型等离子体系统中呈指数增长。当存在电阻壁时，线性不稳定RWM的增长被不稳定岛加速：耦合RWM-NTM模式的一种形式。最重要的是，这种耦合系统没有阈值岛宽度，给人的印象是一个无源NTM，在高β托卡马克放电观察。增加等离子体旋转在岛的位置可以减轻其增长，去耦模式，以产生一个传统的RWM没有阈值宽度。
2013-05-09 physics.plasm-ph
Wall charge and potential from a microscopic point of view
漂浮在电离气体中的宏观物体（等离子体壁）比离子更有效地积累电子，因为电子的流入超过了离子的流入。因此，由等离子体壁获得的浮置电势相对于等离子体电势为负。到目前为止，等离子体壁通常被视为电子和离子的完美吸收体，而不管负责电荷沉积和提取的表面处的微观物理。这种粗略的描述对于当今的技术等离子体来说是足够的，但在基于固态的气体放电中会遇到问题，其中随着持续的小型化，壁变成等离子体装置的组成部分，并且必须更精确地模拟穿过其的电荷转移。本文的目的是回顾我们的工作，在那里我们质疑完美的吸收体模型，并发起了一个微观描述的电荷转移通过等离子体壁，把它的角度来看，并指出未来的研究方向。
2012-04-29 physics.plasm-ph
Improved Confinement in JET High {beta} Plasmas with an ITER-Like Wall
用Be/W ITER类壁（ILW）取代JET碳壁（C壁）影响了等离子体能量约束。为了研究这一点，已经进行了实验与C-壁和ILW在很宽的范围内不同的加热功率的等离子体具有不同的形状。
2015-01-16 physics.plasm-ph
Comment on "Pfirsch-Tasso versus standard approaches in the plasma stability theory including the resistive wall effects" [Phys. Plasmas 24, 112513 (2017)]
在推荐的论文中，声称Pfirsch和Tasso [Nucl. Fusion \textbf{11}，259（1971）]对“电阻壁模定理”的证明以及该定理对随时间变化的壁电阻率和平衡等离子体流的扩展没有详细说明，并且存在限制其适用性的限制。作为回应，我们在这里提供了有关的详细推导，表明上述定理的证明是严格和完整的，而不像在推荐的文章中的考虑，忽略了算子$\nabla\times\nabla\times$的自伴性和事实，力算子在线性化的理想MHD动量方程中保持自伴的平衡流的存在。事实上，本文证明了由于算子$\nabla\times\nabla\times$的自伴性，欧姆定律中的一个附加项同零.
2021-11-24 physics.plasm-ph
An Extended Variational Method for the Resistive Wall Mode in Toroidal Plasma Confinement Devices
该研究扩展了环形等离子体电阻壁模的经典变分分析，推导了厚壁条件下电阻壁模的广义增长率公式与旋转稳定公式，揭示了厚壁效应对模式增长/衰减特性及旋转稳定的影响规律。
2024-09-17 physics.plasm-ph
Resistive and ferritic-wall plasma dynamos in a sphere
数值研究了麦迪逊等离子体发电机实验（Madison plasma dynamo experiment，MPDX）中边界壁电导率和磁导率的变化对球体中运动发电机的影响.发电机是由冯卡门型层流轴对称流激励的。该流动作为具有在球体边界处指定的速度剖面的等温流体的纳维-斯托克斯方程的解而获得。壁的属性被考虑作为施加在磁场上的薄壁边界条件。结果表明，壁面磁导率的增加降低了临界磁雷诺数Rm_cr。壁的电导率的增加使Rm_cr不受影响，但降低发电机增长率。
2012-05-21 physics.plasm-ph
ITER cold VDEs in the limit of a perfectly conducting first wall
最近的研究表明，即使ITER的壁是理想导体，由于电流失超，也会发生垂直位移事件（VDE）[A. H. Boozer，Physics of Plasmas 26 114501（2019）]。我们使用扩展的MHD代码M3 D-C1与ITER一样的平衡，并诱导电流淬火，以探索冷VDE的限制，完美的导电壁，使用不同的壁的几何形状。在特定的情况下，矩形壁的侧壁远离等离子体，我们得到了很好的协议与布泽尔开发的分析模型，认为顶部/底部平板壁。我们表明，解决方案中，等离子体停留在初始平衡位置时，使侧壁更接近等离子体得到改善。当使用ITER第一壁时，在理想导体的极限下，等离子体稳定地保持在初始平衡位置，远远超过平板壁极限所预测的值。另一方面，当考虑到ITER真空容器的内壳作为理想导体的极限时，等离子体在电流猝灭期间发生位移，但与平板壁极限相比，边缘安全系数在电流衰减中保持在$2$以上的时间更长。在所有的模拟情况下，垂直位移被发现是强烈依赖于等离子体电流，在一个类似的发现在平板壁的限制，显示了一个重要的区别与通常的VDE中，电流淬火是不是一个必要条件。
2020-11-11 physics.plasm-ph
Velocity shear, turbulent saturation, and steep plasma gradients in the scrape-off layer of inner-wall limited tokamaks
采用三维、通量驱动、整体双流体湍流模拟方法，研究了托卡马克装置内壁限制放电刮削层中最近发现的窄功率衰减长度（$λ_q$）。形成的陡峭的等离子体轮廓测量发现出现由于径向剪切$\vec{E}\times\vec{B}$极向流。剪切流和流出的等离子体电流之间复杂的相互作用调节湍流饱和度，确定运输水平。我们量化的剪切流的影响，获得与我们的非线性模拟一致的理论估计。分析计算表明，IWL $λ_q$大致等于湍流相关长度。
2016-06-28 physics.plasm-ph
Microscopic theory of electron absorption by plasma-facing surfaces
我们描述了一种计算等离子体壁在低能量下吸收电子的概率的方法。该方法基于不变嵌入原理，将电子吸收概率表示为通过壁的长程表面势的概率乘以尽管内部背散射仍留在壁内的概率。为了说明这种方法，我们将其应用于\SiOTwo \曲面。除了发射的光学声子内的壁，我们考虑到弹性散射在不完善的等离子体壁界面，并获得吸收概率显着小于单位根据现有的电子束散射数据，但不同意广泛使用的完美的吸收体模型。
2016-07-11 physics.plasm-ph
Effects of oxidation and impurities in lithium surfaces on the emitting wall plasma sheath
本研究针对聚变装置中锂壁氧化影响二次电子发射的问题，采用能量相关的数据驱动发射模型模拟鞘层结构变化，发现氧化会提升壁面电子通量与净能量传递，为理解壁面侵蚀机制提供参考。
2025-05-21 physics.plasm-ph
Electron microphysics at plasma-solid interfaces
固体对等离子体和等离子体对固体的最基本的反应是电的。双电层由固体束缚的富电子区（壁电荷）和等离子体束缚的贫电子区（等离子体鞘层）组成。但自从等离子体物理产生以来，人们一直只对等离子体鞘层进行了广泛的研究。城墙上的炸药受到的关注要少得多。特别是鲜为人知的是，在operando面向等离子体的固体的电子结构，以及它如何影响壁电荷的时空尺度。这种观点的目的是鼓励通过现代表面物理学的技术来调查这片隐姓埋名的土地。利用我们自己对等离子体-固体界面电子微观物理的理论探索和通过红外反射率测量壁电荷的建议来进行讨论，我们希望能够为开始这样的努力提供足够令人信服的理由。它们将在等离子体和表面物理学的交叉点上为应用和基础研究开辟一个新的舞台。
2020-11-13 physics.plasm-ph
Toroidal modeling of interaction between resistive wall mode and plasma flow
通过同时求解n=1的电阻壁模（RWM）和n=0的环形力平衡方程的初值问题，数值研究了全环形几何条件下RWM和环形等离子体流之间的非线性相互作用.这里n是环形模数。新古典环形粘性扭矩被确定为主要的动量汇，刹车的环形等离子体流在非线性演化的RWM。这适用于初始不稳定或稳定的模式。对于一个初始稳定的RWM，制动的流动，因此最终增长的模式，关键取决于初始扰动幅度。
2013-05-16 physics.plasm-ph
Magnetothermodynamics: Measuring equations of state in a relaxed magnetohydrodynamic plasma
我们报告的第一个测量状态方程的完全放松磁流体动力学（MHD）实验室等离子体。在同轴磁化等离子体枪中形成磁化等离子体的粒子，称为泰勒态，并允许其弛豫和漂移到封闭的通量守恒体积中。密度，离子温度，和磁场测量作为时间的函数作为泰勒状态压缩和加热。理论预测的MHD和双绝热状态方程的实验测量进行了比较。我们发现MHD状态方程与我们的数据不一致。
2018-01-03 physics.plasm-ph
Effects of zero and reversed magnetic shear on resistive wall modes in a limiter tokamak plasma
本文解析研究了零磁剪切和反磁剪切对限制器托卡马克中电阻壁模（RWM）的影响，发现芯部反转增强会加剧RWM不稳定性，边缘零剪切区加宽或正剪切增强则起稳定作用，NIMROD计算证实了该结论。
2024-01-11 physics.plasm-ph
Electron kinetics at the plasma interface
电离气体对宏观物体最基本的反应是等离子体鞘层的形成。它是邻近物体的电子耗尽空间电荷区，其屏蔽由来自等离子体的电子的积累引起的物体的负电荷。因此，等离子体鞘是双电层的带正电部分，其带负电部分在壁内。在跨区域合作研究中心SFB/TRR 24的过程中，我们从微观角度研究了浮动等离子体壁界面处双电层的元电荷转移过程，并朝着描述壁内层的负部分迈出了第一步。下面，我们回顾我们的工作，在口语的方式，描述可能的扩展，并确定需要解决的关键问题，以取得进一步的进展，在理解的电子动力学跨等离子体壁界面。
2018-04-03 physics.plasm-ph
Validation of the plasma-wall self-organization model for density limit in ECRH-assisted start-up of Ohmic discharges on J-TEXT
研究在 J-TEXT 上验证 PWSO 模型，表明提高启动期预充气压力或 ECRH 功率可改善等离子体纯度并提升平顶密度极限。
2023-04-17 physics.plasm-ph
PSI Effects on Plasma Burn-through in JET
比较了等离子体表面相互作用（PSI）对碳壁和类ITER壁（ILW）等离子体烧穿的影响。对于碳壁，辐射势垒与C2+内流存在显著的线性相关性，而ILW中的辐射势垒与Be1+内流不存在这种线性相关性。用DYON程序的模拟结果解释了JET数据。碳壁喷气发动机的辐射势垒主要由碳辐射组成，而ILW的辐射势垒主要来自氘辐射而不是铍辐射。
2013-07-16 physics.plasm-ph
Plasma-wall interaction in laser inertial fusion reactors: novel proposals for radiation tests of first wall materials
针对激光惯性聚变反应堆第一壁材料缺乏现实辐射测试环境的问题，提出利用超强激光和HIPIB技术重现等离子体条件以验证材料并研究离子爆发传播。
2024-02-13 physics.plasm-ph
Adjoint Monte Carlo calculation of charged plasma particle flux to wall
本文介绍了一种计算带电等离子体粒子到托卡马克等离子体壁的通量的伴随/反向蒙特卡罗方法。描述了两种应用：聚变产物激活探针和具有快速离子损失诊断的中性束注入即时损失测量。在这两种情况下，粒子与背景等离子体的碰撞可以省略。
2015-04-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Simulation of trapped non-neutral plasma dynamics with rotating wall compression
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（GSI亥姆霍兹重离子研究中心有限公司）
本研究采用谱宏粒子模拟方案，首次在彭宁-马尔姆伯格阱中模拟旋转壁驱动下非中性等离子体动力学，重现模式演化、模式混合并获取压缩率与驱动频率的依赖关系，为等离子体研究提供新工具。
2026-08-21 physics.plasm-ph
Kinetic treatment of magnetized and collisionless plasma near a wall
带电粒子围绕磁力线旋转，这一特性被用来在磁约束聚变装置中约束等离子体。典型地，回转半径与系统尺寸相比是小的，并且因此回转运动可以被平均掉。由此产生的带电粒子运动紧密地跟随磁场线。在聚变装置的边缘，磁场通常以浅角度撞击在壁上。一个边界层的形式，其中的等离子体密度的变化超过了一个特征距离从壁的离子回旋半径的顺序，因为离子被吸收在他们的回旋运动。这种边界层被称为磁预鞘，并且通常是无碰撞的和准中性的。重要的是，该区域中的电场使离子回旋轨道变形，使其非圆形，从而影响离子密度分布。求解磁预鞘相当于获得自洽电场，对于该电场，净电荷密度为零。在这篇论文中，我假设一个小的磁场角和小的梯度平行于壁发展的渐近理论的磁预鞘，这是用来获得离子密度。小，但至关重要的，贡献的一部分，轨道附近的墙包括在内。为了证明理论的情况下，没有任何梯度平行于壁，我计算数值的自洽静电势假设电子密度是玻尔兹曼分布。利用该模型研究了磁预鞘特性与磁场角和离子温度的关系。得到了穿过磁预鞘的离子的分布函数，这对预测聚变装置壁面的溅射量和侵蚀量具有重要意义。
2018-11-24 physics.plasm-ph
WEST advanced wall protection achievements toward long pulse operation
CEA, IRFM（法国原子能委员会，聚变研究设施）；Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）
该研究介绍WEST装置的先进壁保护系统，其结合基础监测与AI技术，通过主动控制和事后分析保障壁安全，助力实现1337秒等离子体持续时间记录，未发生关键壁功率事件。
2026-10-09 physics.plasm-ph
Core micro-instability analysis of JET hybrid and baseline discharges with carbon wall
利用GYRO程序[J. Candy和E. Belli，General Atomics Report GA-A26818（2011）]。特别是，我们研究了等离子体压力的微观不稳定性的作用，并扫描参数空间的重要等离子体参数负责的发病和稳定的模式在实验条件下。我们发现，一个很好的核心限制，由于强稳定的微湍流驱动的运输可以预期在混合等离子体中，由于快速离子压力的稳定效果，这是更有效的混合放电的低磁剪切。虽然平行的速度梯度不稳定是很重要的内核，在外径的混合等离子体可能会受益于强烈的淬火的湍流传输的$\mathbf{E}\times\mathbf{B}$旋转剪切。
2014-11-18 physics.plasm-ph
Sheath Analysis of Conducting Channel Walls in Anode-Layer Hall Thruster with Acceleration Zone Shifted Downstream
本研究针对阳极层霍尔推力器RAIJIN66的通道壁鞘层，结合二维混合模拟与一维鞘层模型开展研究，得到了通道出口的离子壁面电流密度与鞘层厚度，并明确了电流密度降低对鞘层覆盖范围的影响规律。
2023-12-15 physics.plasm-ph
Magnetothermodynamics: measuring the equations of state of a compressible magnetized plasma
磁热力学（MTD）是研究磁化等离子体的压缩和膨胀，着眼于确定磁惯性聚变实验的状态方程。我们提出了最近的结果从SSX实验压缩磁化等离子体的热力学。在这些实验中，我们产生扭曲的磁化，放松等离子体加速从一端的$1.5~m$长铜磁通守恒的磁通绳，并观察它们的压缩在一个封闭的导电边界安装在另一端。在压缩过程中测量等离子体参数。在压缩过程中的离子加热的情况下，通过使用测量的密度，温度和磁化等离子体的体积构建PV图来确定。理论预测的MHD和双绝热（CGL）状态方程的实验测量进行比较，以估计压缩等离子体的绝热性质。由于我们的磁化等离子体弛豫到磁流体力学所描述的平衡，人们可能会期望它们的热力学由相应的状态方程控制。然而，我们发现磁流体动力学状态方程是不支持我们的数据。我们的结果更符合平行CGL状态方程，表明这些弱碰撞等离子体的质子能量的大部分方向平行于磁场。
2018-11-16 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
Plasma walls beyond the perfect absorber approximation for electrons
等离子体壁比离子更有效地积累电子，导致相对于等离子体电势为负的壁电势。理论上，壁通常被视为电子和离子的完美吸收体，这意味着粒子完美地粘附到壁，并且粘附到壁的粒子的解吸时间无限长。对于电子，我们质疑完美的吸收体模型和计算，特别是对于平面电介质壁，电子粘附系数$s_e$和电子解吸时间$τ_e$。对于不带电的壁，我们发现$s_e\ll 1$和$τ_e\approx 10^{-4}s$。因此，在壁电势建立的早期阶段，当壁基本上不带电时，壁不是电子的理想吸收体。对于带电壁，我们发现$τ_e^{-1}\approx 0$。因此，$τ_e$接近理想的吸收体值。但$s_e$仍然只是$10^{-1}$的量级。计算$s_e$作为壁电位的函数，并将此表达式与电子和离子表面密度的准定态平衡方程相结合，我们发现自洽壁电位，包括表面效应，是理想吸收体值的30%。
2011-02-16 cond-mat.other physics.plasm-ph
On the Challenge of Plasma Heating with the JET Metallic Wall
介绍了在新的JET-ILW中使用JET辅助加热系统NBI、ICRF和LHCD的主要方面。我们表明，虽然有问题，每个系统的操作，有效和安全的等离子体加热获得了更高的功率空间。对于NBI，高达25.7MW的能量被安全注入;必须解决的问题主要是进入等离子体之前的射束穿透和射束再电离。对于ICRF系统，5 MW在L模式下耦合，4 MW在H模式下耦合;主要关注的领域是RF鞘层相关的热负荷和杂质产生。对于LH，2.5兆瓦的交付没有问题;在发射器前面产生电弧和快速电子束可能导致高热负荷是关键问题。对于每个系统，将给出概述：为安全使用而实施的主要修改，其与新金属壁的兼容性，与以前的碳壁相比的行为差异，重点是等离子体中的热负荷和杂质含量。
2013-09-04 physics.plasm-ph
Absorption of an electron by a dielectric wall
我们介绍了一种方法来计算的概率与低能量电子击中的等离子体的墙壁被卡住，并将该方法应用到一个电介质壁的正电子亲和力小于带隙使用MgO为例。根据电子束散射数据，我们得到的能量依赖的粘附概率显着小于团结和问题，从而为电子的完美的吸收体假设unisono等离子体建模中使用。
2015-11-09 physics.plasm-ph
Solution to the Grad-Shafranov Boundary Value Problem for a Thermonuclear Plasma contained in a Toroidal Vase With a Conducting Wall under the Assumption of Constant Sources to the Equilibrium in Flux Space
本文提出了一种求解与轴对称磁约束环中等离子体平衡态有关的极向通量函数的Grad-Shafranov偏微分方程的方法，假定平衡态的源（等离子体压力的梯度和通量空间中的环向场函数的平方的一半的梯度）是恒定的，并在环形边界处满足极向通量的常值条件。该方程的解被写为特解和在具有在环面截面的中心处的极点的环面-极坐标系坐标系的变量中的最低阶的N个多极解的组合的和。
2018-09-05 physics.plasm-ph
Vlasov Simulation of Emissive Plasma Sheath with Energy-Dependent Secondary Emission Coefficient and Improved Modeling for Dielectric Charging Effects
采用一维VlasovPoisson数值模拟程序研究了考虑电子感生次级电子发射（SEE）和背散射的等离子体鞘层。在等离子体模拟中，一般认为单粒子效应系数为常数，本文建立了改进的带电介质壁单粒子效应模型，该模型考虑了壁面充电对单粒子效应系数的影响以及单粒子效应系数的能量依赖性。详细研究了在等离子体模拟中实现上述SEE模型的相关算法。结果表明，随着负壁电荷量的增加，单粒子效应系数增大，而负壁电荷量的增加又降低了发射鞘层电位。与经典发射鞘层理论所预言的线性关系相反，鞘层势是等离子体电子温度的非线性函数，且与能量有关。结合壁电荷效应和SEE系数能量依赖性的模拟表明，在高的等离子体电子温度水平下，鞘层电位和表面电荷饱和，形成空间带电的有限鞘层。此外，还对动力学模拟中实现后向散射的不同算法进行了测试和比较。通过有效的SEE系数将背散射电子转换为次级电子，对鞘层性质几乎没有影响。模拟结果表明，是相称的升级鞘理论的预测。
2022-09-20 physics.plasm-ph
Impact of nitrogen seeding on confinement and power load control of a high-triangularity JET ELMy H-mode plasma with a metal wall
本文报告了从全碳等离子体面对组件到全金属壁的变化对JET高形状2.5MA ELMy H模式场景的约束和功率负载的影响。在准备这一变化，系统的研究功率负荷减少和限制的影响，作为一个结果，燃料与氮播种相结合进行了JET-C和比较，其对应的JET与金属壁。一个意想不到的和显着的变化被报道的基座限制的减少，但部分恢复与注入氮气。
2013-10-31 physics.plasm-ph
Algebraic motion of vertically displacing plasmas
托卡马克等离子体的垂直运动在其非线性阶段由一个自由移动的载流杆感应耦合到一组固定的导线或圆柱形的导电壳的解析模型。的解决方案捕获的主导项在泰勒展开的格林函数之间的相互作用的等离子体柱和周围的真空容器。假设等离子体的形状和轮廓在垂直漂移阶段期间不变化，使得等离子体柱表现为刚体。在理想导电结构的限制下，由于感应涡流产生的陡峭有效势垒，等离子体被阻止与壁接触。壁中的电阻率允许平衡点在通量穿透的缓慢时间尺度上向容器漂移。等离子体的初始指数运动，被理解为电阻垂直不稳定性，成功的非线性“下沉”的行为被证明是代数和减速。在实验中经常观察到的等离子体柱的加速，因此得出结论，起源于早期共享的环形电流之间的核心，晕等离子体和壁或从热淬火动力学沉淀等离子体电流的损失。
2018-05-06 physics.plasm-ph
Measuring magnetic flux suppression in high-power laser-plasma interactions
在OMEGA EP激光系统的实验中，研究了由高功率激光-固体相互作用驱动的Biermann电池磁场产生。质子偏转测量法捕获当靶材料或激光强度变化时自生磁场的强度、空间分布和时间动态的变化。相互作用过程中的磁通量的测量被用来帮助验证扩展的磁流体动力学（MHD）模拟。结果表明，动力学效应导致抑制的Biermann电池机制在激光等离子体相互作用相关的直接和间接驱动惯性约束聚变。实验还发现，随着目标原子序数的增加，产生更多的磁通量，这与标准的MHD理解相反。
2021-07-27 physics.plasm-ph
Effects of reversed magnetic shear on the plasma rotation stabilization of resistive wall modes in tokamaks
本研究利用AEGIS代码探究反磁剪切对托卡马克电阻壁模旋转稳定的影响，发现反磁剪切会拓宽不稳定窗口、降低旋转稳定效果，提高完全抑制所需的旋转频率阈值，对先进托卡马克的旋转稳定提出更严苛要求。
2025-09-01 physics.plasm-ph
Effects of parallel magnetic fields on sheaths near biased electrodes in a highly collisional Z-pinch plasma
New Jersey Institute of Technology（新泽西理工学院）；University of Washington（华盛顿大学）
研究平行磁场对Z-pinch等离子体中偏置电极附近鞘层的影响，发现磁化电子回旋导致鞘层形成，电流方向和大小受磁场影响显著。
2026-01-15 physics.plasm-ph
Absence of Debye Sheaths Due to Secondary Electron Emission
通过粒子模拟研究了电子撞击壁面平均产生一个以上次级的有界等离子体。结果表明，不存在经典的德拜鞘层和空间电荷限制鞘层。离子不会被吸引到墙壁上，电子也不会被排斥。因此，等离子体电子畅通无阻地行进到壁，导致极端的粒子和能量通量。每个壁都有一个正电荷，形成一个小的势垒或“反鞘”，将一些次级电荷拉回到壁，以维持零电流条件。
2012-03-07 physics.plasm-ph
A geometrical approach to evaluating the heat flux peaking factor on first wall components
在磁聚变实验中，一个简单的技术来评估第一壁组件上的热通量是控制等离子体表面相互作用的关键。热通量可以通过峰值因子来表征，峰值因子是峰值热通量与平均热通量的比率。使用简单的推导和标准软件工具可以精确计算峰化因子。这种分析适用于Iter类实验等离子体壁接触在启动阶段在15兆瓦，在理想化，现实和错位的情况下。即使峰值因子通常大于10，壁面上的峰值热负荷在几MW/m ${}^2$时保持适度。
2020-08-31 physics.plasm-ph
Boundary Conditions for Continuum Simulations of Wall-bounded Kinetic Plasmas
等离子体的连续动力学模拟，其中的物种的分布函数直接在相空间中离散化，允许完全动力学模拟没有粒子网格法的统计噪声。数值算法的最新进展使得连续动力学模拟在计算上具有竞争力。这项工作提出了第一个连续动力学描述的高保真壁边界条件，利用现成的颗粒分布函数。边界条件是通过反射函数实现的，该反射函数可以捕获从简单的镜面反射到更复杂的第一原理模型的各种情况。使用唯象和第一原理量子力学模型的次级电子发射提供了详细的不连续Galerkin实现的例子。研究结果表明了次级电子发射对等离子体鞘层的影响。
2019-06-17 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Boundary-induced effect on the spoke-like activity in ExB plasma
轮辐不稳定性的$E\times B$潘宁放电中示出的强烈影响的边界是垂直于$B$场线。不稳定性是最强的，当有界的电介质壁。有了导电壁，偏置以收集来自等离子体的电子流，轮辐变得更快，更不连贯，并且更靠近轴。相应的异常跨场输运的评估，通过同时时间分辨测量等离子体电位和密度。这表明了一个占主导地位的大规模$E\times B$异常字符的电子交叉场电流的电介质壁达到$40-100$ %的放电电流，与有效的霍尔参数$β_\mathrm{eff}\sim10$。异常电流随着导电边界（特征为$β_\mathrm{eff}\sim10^2$）而大大减小。这些实验测量被证明是定性一致的减少的$E$领域，触发无碰撞的西蒙-霍不稳定性。
2019-03-04 physics.plasm-ph
A Sheath Collision Model with Thermionic Electron Emission and the Schottky Correction Factor for Work Function of Wall Material
本文提出了一个模型，扩展了Godyak的碰撞鞘模型的情况下，热电极（阳极或阴极）与电子发射电子发射。在模型中，假设电极由难熔金属制成，因此，电极的侵蚀很小，可以忽略不计。在双温热等离子体模型的框架下，该模型可以自洽地计算鞘层电位降、壁面材料功函数的肖特基修正因子、等离子体电子流密度以及带电粒子从等离子体到壁面的热通量。将该模型应用于氩气中钨阴极的阴极斑。结果表明，肖氏校正因子在模拟高强度电弧中起着至关重要的作用。结果表明，当阴极电流密度足够小时，在4785 K的阴极表面温度下，大气压氩等离子体中可以形成虚阴极。计算了由带电粒子到等离子体阴极的热通量和由等离子体电子到等离子体的热通量。该模型可简化为冷壁情况，其中电子电子发射和壁面侵蚀过程较小，可以忽略不计。用该模型计算的鞘层电位降和热通量可作为电势的壁面边界条件和电子和重粒子（离子和中性粒子）能量方程的边界条件。
2015-11-13 physics.plasm-ph
Sheath collapse at critical shallow angle due to kinetic effects
已知在磁化等离子体中，当电子回旋半径足够小，且磁场与壁面之间的夹角很小时，德拜鞘会完全消失。这个角度取决于墙上的电流。当德拜鞘层消失时，穿过磁预鞘层的等离子体与壁面之间仍然存在电位降。对应于预测的鞘层塌陷的磁场角被示出为远小于先前的估计，缩放与电子-离子质量比，而不是与质量比的平方根。这被证明是一个后果的动力学电子和有限离子轨道宽度的影响，这是不捕获的流体模型。计算了德拜鞘消失时等离子体体的壁面势。在这个壁势之上，德拜鞘可能会反转。
2022-02-04 physics.plasm-ph
Implementation and Verification of Toroidal Resistive Wall Boundary Conditions in the PIXIE3D MHD code using a Boundary Integral Method
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Coronado Consulting（科罗纳德咨询公司）
本文在PIXIE3D扩展磁流体力学代码中实现了轴对称环形几何中的电阻壁边界条件，采用薄壁近似和边界积分法求解真空区磁标势，并通过解析验证示例证明了二阶精度。
2026-06-03 physics.plasm-ph
Stabilization of the $m=1$ mode in a long-thin mirror trap with high-beta anisotropic plasmas
本文研究了轴对称镜阱中“刚性”凹槽模和气球模$m = 1$在有和无端部磁流体锚的情况下，借助于理想导电侧向力的稳定性。计算是针对各向异性等离子体的模型进行的，该模型模拟了快中性原子束注入与阱轴成直角的最小磁场时的压力分布。假设侧壁具有可变半径的圆柱体形状，使得在放大的尺度上其重复等离子体柱的形状。已经发现，为了通过理想导电侧壁有效地稳定所列模式，参数β（$β$，等离子体压力与磁场压力的比率）必须超过某个临界值$β_{\text{crit}}$。当与模拟MHD端部稳定器的导电侧壁和导电端板结合时，存在两个临界β值和两个稳定区$0<β<β_{\text{ crit}1}$和$β_{\text {crit}2}<β<1$，这两个稳定区可以合并，使得整个允许β值范围$0<β<1$稳定。研究了等离子体各向异性程度、镜比和等离子体与侧壁之间真空间隙宽度对临界β的依赖关系。与致力于具有尖锐边界的等离子体模型的其他作者的工作相比，我们计算了一些扩散径向压力分布和几个轴向磁场分布的稳定区的边界。
2023-01-09 physics.plasm-ph
Electron surface layer at the interface of a plasma and a dielectric wall
研究了等离子体与介质壁界面上的电势和电荷分布。为此目的，绑定到墙上的电荷被建模为一个准静态的电子表面层，满足泊松方程，并最大限度地减少巨正则势的壁热化多余的电子构成的壁电荷。梯度界面的有效模型的基础上，考虑到图像电位和偏移的导带的电位外的电介质，我们具体计算的电位和电子分布的氧化镁，二氧化硅和蓝宝石表面接触氦放电。根据表面的电子亲和势，我们发现两种截然不同的行为。对于负电子亲和势，电子不穿透到壁中，并且在图像电势中形成外表面电荷，而对于正电子亲和势，电子穿透到壁中，并且在电介质的内部形成空间电荷层。我们还研究了电子表面层如何与电介质的体积合并。
2012-03-03 cond-mat.other physics.plasm-ph
An analytic scaling relation for the maximum tokamak elongation against n=0 MHD resistive wall modes
为了增加等离子体压力和能量约束以最大化聚变功率输出，高度伸长的等离子体是期望的。然而，存在对最大可实现伸长的限制，其由$n=0$ MHD模式驱动的垂直不稳定性设定。通过优化表征等离子体和壁的几个参数，可以增加该限制。我们研究的目的是探讨如何以及在多大程度上可以做到这一点。具体地说，我们扩展了许多早期的计算的$n=0$模式和数值确定的最大伸长率作为一个功能的无量纲参数描述（1）等离子体轮廓（$β_p$和$l_i$），（2）等离子体形状（$ε$和$δ$），（3）壁半径（$b/a$）和（4）最重要的是反馈系统的能力参数$γτ_w$的缩放关系。这些数值计算依赖于一个新的制定$n=0$磁流体理论，我们最近开发[Freidberg等。等人2015; Lee et. 2015]，将二维稳定性问题简化为一维问题。该方法包括了理想磁流体轴对称不稳定性的所有物理过程，同时显著减少了计算时间，因此在优化过程中可以探索许多参数。也许最有用的最终结果是对模拟的简单解析拟合，其给出最大伸长和相应的优化三角形度作为函数$κ(ε,β_p,l_i,b/a,γτ_w)$和$δ(ε,β_p,l_i,b/a,γτ_w)$。我们提出的比例关系包括最佳的三角形和有限的纵横比上的最大伸长率的影响，并可以用于确定优化的等离子体形状在当前的实验和未来的托卡马克设计。
2017-03-22 physics.plasm-ph
Simulation of the electromagnetic wall response during Vertical Displacement Events (VDE) in ITER tokamak
托卡马克等离子体破裂模型的关键基础是了解电流如何在等离子体破裂事件中流向面向等离子体的表面。在ITER托卡马克中，发生有限数量的重大中断将肯定会损坏腔室，不可能恢复设备。在电流交换等离子体壁等离子体，根据亥姆霍兹分解定理，我们的表面电流密度在导电壳-未知的我们的问题-是一个矢量场两次连续可微的3D，已分裂成两个组成部分：无旋（卷曲自由）矢量场和螺线管（发散自由）矢量场。通过建立一个弱形式的方程，并利用有限元方法极小化相应的能量泛函，得到了表面流的时空分布。我们成功地验证了我们的数值模拟与纯齐次Neumann B.C.的解析解，并满足必要的存在条件。考虑到JET托卡马克中存在铁芯，我们将某些积分方程中的未知量--磁化电流分解为两个分量，第一个分量只在铁芯区产生磁场，第二个分量在真空中产生磁场，从而更好地评价铁芯对等离子体平衡的影响。为了减少在多连通域（L形域）中表面电流确定过程中出现的奇异性的影响，我们使用了保角变换方法。
2018-10-24 physics.plasm-ph
Elimination of MHD current sheets by modifications to the plasma wall in a fixed boundary model
磁流体动力学（MHD）平衡模型，为了计算方便，假设存在一个系统的嵌套磁通量表面往往表现出奇异的电流片。这些片位于共振通量表面，与合理的旋转变换值。我们研究了通过适当修改等离子体边界，我们规定在一个固定的边界设置消除这些奇异性的可能性。我们发现，相对简单的迭代程序，可以用来消除弱电流片产生的谐振壁谐波的非线性相互作用的谐振通量表面。这些类型的程序可以证明在融合装置的设计中是有用的，融合装置具有改善的稳定性和运输性能的配置。
2019-11-05 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Universality of the ion flux to the JET outer wall
在外壁限制器安装朗缪尔探针（OLP）的时间序列中观察到的离子通量的JET外壁的普遍性在大范围的等离子体电流和线平均密度在欧姆加热的水平目标L-模式等离子体。由OLP测量的离子饱和电流的平均值M和标准差σ显示出随等离子体电流和密度的系统变化。两者都随着等离子体电流减小和/或密度增加而增加。在通过减去M和通过sigma重新缩放实现的重正化之后，每个信号的概率分布函数（PDF）近似地塌陷到单个曲线上。曲线的形状偏离PDF尾部的分布，并且更好地由对数正态分布描述。崩溃发生在纵坐标的40年，考虑到数据跨越的宽参数空间，这是普遍性的强烈迹象。
2016-07-26 physics.plasm-ph
Strongly coupled large-angle stimulated Raman scattering of short laser pulses in plasma-filled capillaries
强耦合大角度受激喇曼散射（LA SRS）的短强激光脉冲在平面等离子体填充毛细管不同于在开放边界的等离子体。毛细管壁的倾斜镜面反射部分地抑制散射辐射的横向对流，并增加不稳定性的增长率：LA SRS的对流增益以比无界等离子体中慢得多的角度下降，甚至对于近前SRS可以接近直接后向散射。在毛细管内部的LA SRS的长期演变是由准一维泄漏模式，其阻尼有关的电磁波通过毛细管壁的传输为主。
2005-01-13 physics.plasm-ph
Using Charged Particle Imaging to Study Ultracold Plasma Expansion
我们发展了一种投影成像技术来研究超冷等离子体动力学。我们的带电粒子的空间分布图像提取与高压脉冲到位置敏感探测器。在稍后的时间测量离子图像的2D宽度（在前20 $μ$ s中的离子图像尺寸由致密离子云的库仑爆炸主导），我们提取等离子体膨胀速度。这些速度在不同的初始电子温度相匹配的早期结果通过测量等离子体振荡频率。在等离子体寿命期间，由于离子云对电子的强库仑力、电子损失和库仑爆炸效应，电子像尺寸缓慢减小。
2008-08-28 physics.plasm-ph
kobra: a new Vlasov code intended for plasma-wall modeling
Ghent University（根特大学）；Université de Lorraine（洛林大学）
提出有限体积Vlasov代码kobra，采用自适应网格细化求解Vlasov-Poisson方程，通过多个基准测试验证，能高效模拟等离子体-壁相互作用。
2026-09-11 physics.comp-ph physics.plasm-ph
