Different effects of suprathermal electrons and ions on drift instabilities in non-uniform plasmas
本文研究Kappa分布非均匀等离子体中的漂移不稳定性,提出新积分表示色散关系,发现超热电子导致波数下限,超热离子影响临界波数,数值结果强调临界波数不可忽略。
2023-12-07 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph physics.space-ph
Suprathermal Electrons from the Anti-Stokes Langmuir Decay Instability Cascade
参数不稳定性的研究在理解能量向等离子体的传递以及诸如惯性约束聚变等关键应用的发展中起着至关重要的作用。当密度在$0.108n_c\lesssim n_e\lesssim 0.138n_c$之间且电子温度为$T_e=$ 2.5 keV时,产生动能高于100 keV的反常热电子。在这里,一个新的电子加速机制-反斯托克斯朗缪尔衰减不稳定性级联的前向受激拉曼散射-进行了研究。这种机制不仅解释了间接驱动的惯性约束聚变实验中异常高能电子的产生(以及国家点火装置实验的未来缓解策略),还为新型X射线源等应用提供了一种将电子加速到更高能量的新方法。
2021-09-23 physics.plasm-ph
Multi-directional investigations on quiet time suprathermal ions measured by ASPEX-STEPS on-board Aditya L1
本研究利用Aditya L1的ASPEX-STEPS多方向传感器观测,发现2024年宁静期超热离子数天尺度上呈各向同性,结合ACE数据推测其源于此前太阳耀斑和CME的残留离子。
2025-10-01 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Features of spherical torus p 11B burning plasmas
ENN Science and Technology Development Co Ltd(ENN科技开发有限公司)
研究开发了满足多磁流体力平衡的球形托卡马克p B11等离子体模型,通过超热离子和电子增强聚变反应率,探讨了紧凑型p B11球形托卡马克的持续燃烧挑战与机遇。
2026-05-11 physics.plasm-ph
Numerical simulations of temperature anisotropy instabilities stimulated by suprathermal protons
本文利用混合模拟研究超热质子对EMIC和PFH温度各向异性不稳定性的激发作用,证实其可增强波能并加速各向异性弛豫。
2024-09-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
X-Ray Spectroscopy for Characterizing Stimulated Raman Scattering in Inertial Confinement Fusion
Key Laboratory of Radiation Physics and Technology of Ministry of Education, Institute of Nuclear Science and Technology, Sichuan University(四川大学核科学技术学院辐射物理与技术教育部重点实验室);National Key Laboratory of Plasma Physics, Laser Fusion Research Center, China Academy of Engineering Physics(中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理全国重点实验室);College of Intelligent Manufacturing, Sichuan University of Arts and Science(四川文理学院智能制造学院)
本研究利用非局域热力学平衡碰撞-辐射模型,通过钛K壳层X射线光谱诊断惯性约束聚变中的受激拉曼散射,该方法对超热电子敏感,并与实验吻合,可作为传统背向散射诊断的补充。
2026-10-09 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Ion kinetic effects on the ignition and burn of ICF targets
本文在离子动力学水平上研究了惯性约束聚变芯块中热核燃料的流体力学和燃烧。分析是基于一个双速度尺度的弗拉索夫-福克-普朗克动力学模型,该模型是专门为处理聚变产物(超热α粒子)在一个自洽的方式与热体。该模型假定位形空间为球对称,速度空间为轴对称。与采用多群扩散方案模拟α输运的流体模拟相比,全离子动力学方法揭示了高能$α$ -粒子输运的显著非局域效应。这对燃烧过程中的流体动力学空间分布有直接影响:热点反应性降低,而内部致密燃料层被逃逸的α-超热粒子预热,这些粒子被输送到热点之外。我们展示了融合产物的动力学运输增强如何导致融合产率的显着降低。
2014-09-08 physics.plasm-ph
Investigation on upstream ion events from L1 point observation: New Insights
本研究基于L1点多向原位测量数据,分析了49个上游离子事件,发现其能量截止现象与弓激波加速过程有关,并指出垂直场扩散导致了依赖于质荷比的能谱系统性软化。
2024-10-17 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Electrostatic solitary waves in an electron-positron pair plasma with suprathermal electrons
研究了由绝热冷电子、移动冷正电子(或电子空穴)、热超热电子(由$κ$分布描述)和静止离子组成的无碰撞正负电子对等离子体中静电孤波的非线性传播.导出的静电波的线性色散关系表明,在适当的参数范围内,正电子的物理条件对相速度的依赖性很弱。Sagdeev的赝势方法被用来获得静电孤波结构的存在,重点是它们的特性如何依赖于正电子和超热电子的物理条件。发现在不同的马赫数范围内都存在正、负极性静电孤波。由于正电子只占总数密度的一小部分,它们对存在域的影响很小。然而,在固定的孤子速度下,正电子可以显著地改变波势。结果表明,在真实马赫数一定的情况下,增大电子超热性(降低$κ$),可以大大提高正电势。研究发现,在成对等离子体中,当存在超热电子时,一部分正电子维持正极性静电孤波的产生。
2017-10-26 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Propagation of Electron-Acoustic Waves in a Plasma with Suprathermal Electrons
电子声波发生在空间和实验室等离子体中,其中存在两种不同的电子群体,即冷电子和热电子。观测结果表明,热电子分布往往具有长尾超热(非麦克斯韦)的形式。本研究的目的是探讨如何不同的等离子体参数修改的电声结构。本文研究了由冷惯性电子、热超热电子和可动离子组成的无碰撞非磁化等离子体中的电子声波。首先,我们从一个冷的单流体模型开始,我们将其扩展到一个热模型,包括电子热压力。最后,在双流体模型中考虑了离子的惯性。电子声波的线性色散关系描绘了一个强烈的依赖性的电荷屏蔽机制上过量的超热。采用非线性赝势方法研究了电声孤波的存在性,并确定了电声孤波的特征与等离子体参数的关系。结果表明,热压对电声孤波有很大的影响。在单流体模型中,只有负极性波存在,随着偏离麦克斯韦方程的增加,负极性波变窄,而在固定孤子速度下的波幅增加。然而,对于恒定的真实马赫数值,振幅随着超温性的增加而减小。研究还发现,离子惯性在超声速域中的作用是微不足道的,但它是重要的,以支持正极性波在亚音速域。
2017-10-20 physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron beam-plasma interaction and electron-acoustic solitary waves in a plasma with suprathermal electrons
超热电子和惯性漂移电子,即所谓的电子束,是在多种天体物理等离子体中观测到的静电孤波非线性动力学的关键。本文研究了由冷的惯性背景电子、热的超热电子(用$κ$型分布模型模拟)和静止离子组成的无碰撞非磁化等离子体中电声孤波的传播。等离子体被冷电子束组件穿透。一个线性色散关系推导出描述小振幅波的结构,显示出弱的依赖性的电子束速度和密度的相速度。采用Sagdeev型赝势方法得到了大振幅孤立波的存在域,并研究了它们的非线性结构与电子束的运动学和物理性质以及超热电子的超热性(用$κ$描述)的关系.结果表明,电子束对电声孤波有很大的影响,但在该模型中只产生负极性的电声孤波。当电子束与孤波共同传播时,孤波的存在范围(马赫数范围)随着电子束速度和束-热电子温度比的增大而变窄(几乎为零),而在高超温区(低$κ$)随着束-冷电子密度比的减小而变窄。结果表明,对于同向传播的孤波,随着束速和束-冷电子密度比的增大,电势幅值显著减小,而随着束-热电子温度比的增大,电势幅值略有减小.
2018-04-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Towards enhanced performance in fusion plasmas via turbulence suppression by MeV ions
兆电子伏(MeV)α粒子将是磁约束聚变反应堆中等离子体加热的主要来源。然而,α粒子的大部分能量不是加热燃料离子,而是转移到电子上。此外,α粒子也可以激发Alfvenic不稳定性,以前被认为是有害的。与预期相反,我们证明了有效的离子加热MeV离子和强快离子驱动的Alfvenic不稳定性在最近的实验中的联合欧洲环(JET)的存在。这些实验与国家的最先进的建模工具的详细运输分析解释了观察。在这里,我们展示了一种新型的湍流抑制和改进的能量绝缘等离子体与MeV离子和充分发展的Alfvenic活动,通过一个复杂的多尺度机制,产生大规模的带状流。这种机制有望使α粒子加热占主导地位的聚变反应堆更经济地运行,并最终降低聚变电力的成本。
2020-11-02 physics.plasm-ph
Particle-in-Cell Simulations of Burning ICF Capsule Implosions
本文开发了精确能量守恒的PIC-MCC代码PICNIC,通过一维球对称模拟NIF发射N210808,研究燃烧ICF等离子体中的超热离子产生机制,发现大角度散射产生的α敲击中子信号与实验一致,但无法解释异常大的中子谱移。
2025-06-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Strategies for Advantageous Differential Transport of Ions in Magnetic Fusion Devices
在各种磁化等离子体几何形状中,人们早就知道高电荷杂质倾向于在较高密度的区域中积累。在这里,我们研究如何在存在额外的力量,如可能会发现在系统中的重力,快速旋转,或不可忽略的空间电荷的“碰撞捏”的变化。在一个旋转的圆柱形等离子体的情况下,我们描述了一个制度,其中径向最外层的离子物种是中间的质量和电荷。我们讨论的融合设备和等离子体质量过滤器的影响。
2018-01-19 physics.plasm-ph
A Multi-Species Reactive-Boltzmann Formulation for Self-Consistent Kinetic Simulation of Burning Fusion Plasmas
University of Washington(华盛顿大学)
针对国家点火设施中燃烧等离子体实验与模型的差异,提出多物种反应 - 弹性动力学框架,用反应玻尔兹曼碰撞算符评估聚变源汇,经快速傅里叶谱方法离散碰撞算符,通过数值实验发现聚变产物加热未产生显著超热群体。
2026-07-27 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Thresholdless IBW Emission and Alpha-to-Thermal-Ion Energy Channeling via Pole Resonance of Fusion-Product Ions
Princeton University(普林斯顿大学);University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校)
本文发现热背景可通过回旋极点共振使离子伯恩斯坦波无阈值失稳,实现α粒子向热离子的能量通道化,为质子-硼11聚变提供线性机制。
2026-09-09 physics.plasm-ph
Re-acceleration of Energetic Ions via Small-Scale Reconnection in Magnetic Fusion Plasmas
ENN Science and Technology Development Co., Ltd.(新奥科技发展有限公司);Harbin Institute of Technology(哈尔滨工业大学);Southwestern Institute of Physics(西南物理研究院)
研究发现,通过小尺度磁重联可稳定加速注入的高能离子,其能量可达注入能量的2.5倍,且不引发大规模MHD爆发,为未来聚变堆辅助离子加热提供新途径。
2026-05-15 physics.plasm-ph
Temperature Equilibration Rate of Quasi-Monoenergetic Deuteron Beam in a Fusion Plasmas
在快点火过程中,由于入射离子与背景等离子体离子之间存在较大的温差,束流的热平衡速率对能量沉积有重要影响。本文利用动力学理论方程计算了准单能氘束与等摩尔氘氚聚变等离子体的温度平衡率。在这个理论中,二元碰撞由玻尔兹曼方程描述,集体效应由勒纳尔-巴列斯库方程描述。结果表明,在较高的背景温度下,$T_{b}=100 keV$,由于氘束与离子等离子体交换了大部分能量,离子相互作用对温度平衡速率的影响增大
2017-12-13 physics.plasm-ph
Alpha-particle generation from H-11B fusion initiated by laser-accelerated boron ions
本文报道利用飞秒激光加速硼离子轰击含氢靶引发H-11B聚变产生MeV α粒子,为超短MeV α粒子源提供新途径,并为离子阻止本领和反应截面研究提供参考方案。
2022-09-12 physics.plasm-ph
Fusion-power amplification by compressive hydrodynamic fluctuations
Princeton University(普林斯顿大学)
本文研究热等离子体中压缩性涨落(如声波和可压缩湍流)对聚变反应速率的增强效应,分析了流体动力学、双温度和动力学三种成分,并给出了磁化和非磁化等离子体中的响应函数。
2026-06-29 physics.plasm-ph
Ultrashort Time-Integrated Diagnosis of Laser-Heated Deuterium Ions in Dense Plasma via Fusion Neutron Spectra
提出利用百赫兹飞秒激光诱导D(D,n)3He中子谱与飞行时间探测,诊断稠密等离子体中氘离子皮秒尺度温度和角分布,并经PIC模拟验证。
2025-08-31 physics.plasm-ph
Ion cyclotron emission from fusion-born ions in large tokamak plasmas: a brief review from JET and TFTR to ITER
离子回旋辐射(ICE)是第一个集体辐射不稳定性,由约束聚变产生的离子驱动,从氘氚等离子体中观察到的JET和TFTR。ICE包括强烈的超热辐射,其在托卡马克等离子体的外中平面边缘处评估的多个离子回旋谐波频率处具有谱峰。ICE谱峰的测量强度与JET中测量的聚变反应性成线性比例。在其他大型托克马克等离子体中,ICE目前被用作快离子物理的指示器。ICE的激发机制是磁声回旋不稳定性(MCI);在JET和TFTR的情况下,MCI是由一组中心出生的聚变产物驱动的,位于速度空间中的捕获通过边界内,其漂移轨道向外中平面边缘进行大的径向偏移。因此,在未来的实验中ICE的诊断开发部分依赖于对MCI的深入了解,并且计算等离子体物理的最新进展已经导致了大量的最新进展,在这里进行综述。
2014-10-22 physics.plasm-ph
Feasibility of Net Energy Gain in Kinematic Nuclear Fusion Devices
提出了一种设计原则,以克服在基于静电加速离子的核聚变装置中阻止正净能量输出的障碍。由于库仑散射截面使核聚变的截面相形见绌,因此重点是在能量损失成热之前重新捕获弹性散射离子的能量。提出了实现有效能量再捕获的设备配置,并获得了对净能量增益的有利估计。
2020-05-23 physics.plasm-ph
Electric field induced by radial redistribution of the energetic ion pressure in a fusion plasma
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);Chinese Academy of Sciences(中国科学院)
研究发现高能离子压力的径向分布可诱导显著电场,有助于改善聚变反应堆核心等离子体约束。
2026-01-21 physics.plasm-ph
Modelling of the NBI contribution to the neutron energy spectra for the ITER Vertical Neutron Camera
ITER垂直中子相机(VNC)是一个多通道准直器系统,旨在测量中子发射率剖面和光谱。VNC的中子能谱测量将有助于重建离子温度、燃料比和快离子分布函数。本文介绍了ITER VNC的中子能谱计算结果。所开发的软件允许模拟超热离子与热背景等离子体相互作用产生的粒子光谱。该方法依赖于直接反应速率计算和显式聚变反应动力学建模。对D-NBI加热基线D-T ITER运行方案的D-T中子能谱进行了评估。结果表明,中子通量产生的快速(束)D与热T离子相互作用占主导地位,在超过16 MeV的部分光谱。因此,它是可能的,以评估燃料比的基础上计算的热-热和束-热中子能谱。通过VNC观察锯齿诱导混合的能力进行了研究。低能量边界的超热离子分布的可观察的一部分。
2019-10-09 physics.plasm-ph
Interaction of the fast wave with a scrape-off layer plasma in tokamaks. The ion cyclotron parametric instabilities and the anomalous heating of ions
发展了有限波长椭圆偏振快波驱动下等离子体离子回旋(IC)静电参量不稳定性理论。本文对托卡马克装置中FW注入过程中刮除层(SOL)中产生高能离子的一个潜在来源--IC准模衰变不稳定性的增长率进行了解析推导,给出了任意FW电场和IC不稳定扰动波长时IC准模衰变不稳定性增长率的解析表达式。对含有IC模$φ_{i}\left(\mathbf{k}_{i}, ω\right)$及其谐波$φ_{i}\left(\mathbf{k}_{i}, ω-ω_{0}\right)$、$φ_{i} \left(\mathbf{k}_{i}, ω-2ω_{0}\right)$的三波系统的色散方程进行了全面的数值分析,其中$ω_{0}$为FW频率。结果表明,对于波长与热离子Larmor半径相当的IC波,该波系统的参数IC不稳定性具有最大增长率。结果表明,反电子朗道阻尼在这种不稳定性的发展中起着重要的作用。这种不稳定性饱和的可能机制是离子被具有随机相位的IC波系综散射,这限制了高水平不稳定性的发展。本文利用发展的离子碰撞准模衰变不稳定性的准线性理论,确定了离子与参量离子碰撞湍流相互作用所引起的离子反常加热率。导出的结果表明,实验观察到的各向异性加热的冷SOL离子可能是造成的参数IC在SOL湍流。然而,IC参数湍流是不太可能负责实验观察到的约束不良的超热离子在托卡马克等离子体的SOL爆发。
2020-01-03 physics.plasm-ph
Fast ignition of inertial fusion targets by laser-driven carbon beams
对离子束驱动的快速点火进行了二维数值模拟。计算了具有麦克斯韦能谱的质子和具有准单能分布和麦克斯韦能分布的碳离子的点火能量。本文研究了三种不同密度分布的氘氚压缩核周围日冕等离子体的影响。结果表明,准单能离子与压缩的氘氚原子有较好的耦合,点火能量明显较低。准单能碳离子和相对论电子作为点火器光束的比较显示出类似的激光能量要求,只要可以实现大约10%的激光到准单能碳离子的转换效率。
2009-10-08 physics.plasm-ph
Ion beam requirements for fast ignition of inertial fusion targets
通过数值模拟研究了快速点火对离子束的要求,并考虑了离子束发散角等新的影响。我们假设,离子产生的TNSA计划在一个弯曲的箔内放置一个凹锥和集中在锥顶或超越。从聚焦点到压缩芯,离子以给定的发散角传播。得到了质子束和碳离子束加热两种压缩燃料构型的点火能量。分析了点火能量与束发散角和离子束聚焦点位置的关系。TNSA和准单能离子之间的比较也被示出。
2015-01-15 physics.plasm-ph
New high-confinement regime with fast ions in the core of fusion plasmas
本工作的主要结果是理论预测和观察到了聚变等离子体中一种新型的输运势垒F-ATB(快离子诱导的反常输运势垒)的形成。正如通过最先进的全球静电和电磁模拟所证明的那样,F-ATB的特征在于完全抑制湍流传输-由强烈剪切的轴对称$E \times B$流引起-以及新古典对应物的增加,尽管保持总体通量在显著降低的水平。的触发机制被证明是一个主要的超热粒子之间的静电共振相互作用,通过离子回旋共振加热,等离子体微湍流。这些发现是通过ASDEX升级放电$\#36637$的现实模拟获得的-适当设计,以最大限度地发挥波粒子共振相互作用的有益作用-它表现出预期的性能,改善高能粒子产生的约束。
2021-06-08 physics.plasm-ph
Temperature measurements of fusion plasmas produced by petawatt laser-irradiated D2-3He or CD4-3He clustering gases
在德克萨斯拍瓦激光器上进行的激光团簇聚变实验中,采用了两种不同的方法来确定等离子体温度。在第一个实验中,温度是从爆炸的D2或CD 4团簇喷射出的氘离子的飞行时间数据中得出的。在第二个实验中,温度是从两个不同的核聚变反应的比率测量的,这两个反应在等离子体中同时发生:D(d,3 He)n和3 He(d,p)4 He。这两种方法所测得的温度吻合较好,表明:i)当离子在解体等离子体中运动时,离子能量分布没有明显的畸变; ii)氘离子的动能,特别是负责核聚变的最热部分的动能,很好地描述了近麦克斯韦分布。
2013-06-05 physics.plasm-ph
Discharge structure hierarchy of highly electronegative plasma and the implication on nuclear fusion at low pressure and quasi-cold ions approximation
本研究通过流体模拟发现低压高电负性ICP在准冷离子近似下具有层级放电结构,揭示了双层等结构的形成机制与自凝聚特性,为无约束的可压缩加热核聚变提供了新思路。
2025-02-23 physics.plasm-ph
Fast Ignition Laser Fusion Using In-Situ Ion Acceleration With Pulsed CO2 Lasers
快速点火是激光聚变的另一种概念,其中将聚变芯块压缩到超固体密度的任务由传统的高能纳秒玻璃激光器完成,而点燃压缩芯块的任务由高强度、中等能量的皮秒源完成,该皮秒源可以使芯块燃烧在这封信中,我们提出了一种概念性的方法,通过这种方法,从二氧化碳中产生的能量($ CO_2 $)激光器可耦合以加热在等离子体中原位产生的离子,这又产生所需的热点。因此,有效地将$ CO_2 $能量转换成离子束能量可以为快速点火激光聚变提供所需的能量来源。我们证明,通过使用PIC(Particle-In- Cell)模拟,在非均匀等离子体中,在横向方向上使用几个千特斯拉的外部磁场,其中截止之后是共振,可以导致激光能量耦合到较低的混合离子等离子体共振。然后,离子通过较低混合波的破碎而被有效地加速($\sim 1 MeV$),从而使得能够以方便的方式通过离子快速点燃。
2018-04-20 physics.plasm-ph
Relativistic Six-Fluid Rotating-Plasma Force-Balance Equilibria for p-11B Fusion Conditions in Spherical Tori
Beijing ENN Fusion Energy Science and Technology Co., Ltd.(北京恩诺聚变能源科学与技术有限公司);Beijing Key Laboratory of High Magnetic Field Spherical Torus Fusion Energy(北京市高磁场球环聚变能重点实验室);Hebei Key Laboratory of Compact Fusion(河北省紧凑型聚变重点实验室)
该研究针对p-11B聚变条件,构建了球形环的相对论性六流体旋转等离子体力平衡模型,通过数值算例验证其精度,发现其平衡态与单流体托卡马克存在差异,需开展相关分析。
2026-10-14 physics.plasm-ph
Comment on "ENN's roadmap for proton-boron fusion based on spherical torus" [Phys. Plasmas 31, 062507 (2024)]
本评论针对Liu等人提出的质子-硼聚变路线图中的关键热离子模式,指出聚变加热下该模式远不可行,并探讨了高效理想离子加热实现该模式的可能性与经济合理性。
2024-08-16 physics.plasm-ph
Reassessing the impact of megaelectronvolt ions in fusion plasmas via gyrokinetic simulations
通过回旋动理学模拟重新评估兆电子伏离子对聚变等离子体湍流抑制的影响,指出Mazzi等人结果因模拟分辨率不足而失真,修正后热导率显著增加,质疑其性能增强结论。
2023-06-19 physics.plasm-ph
Investigation of Plasma Mixing Processes in the Context of Indirect Drive Inertial Confinement Fusion
本研究通过一维PIC模拟探究间接驱动ICF黑腔中Au与C₅H₁₂等离子体的混合过程,揭示离子碰撞对扩散特性的影响及各因素作用,推导混合宽度拟合式并发现混合抑制SBS,强调其对LPI模拟的重要性。
2025-03-04 physics.plasm-ph
Spin Transport Hydrodynamics of Polarized Deuterium-Tritium Fusion Plasma
该研究推导了极化氘氚聚变等离子体的自旋输运方程,通过三维模拟研究其流体动力学特性,发现优化靶的自旋排列可减少极模不对称性导致的离子及中子束去极化,为惯性约束聚变提供参考。
2025-02-13 physics.plasm-ph
Effect of thermal ions on fluid nonlinear frequency shift of ion acoustic waves in multi-ion species plasmas
提出了一个考虑离子温度影响的多离子等离子体中离子声波(IAWs)的流体非线性频移模型。由于在惯性约束聚变(ICF)等离子体中存在热离子,同时存在太阳风,因此在IAWs的非线性频移中需要考虑热离子的影响。然而,现有的模型[Berger等人,Physics of Plasmas 20,032107(2013); Q. S. Feng等人,E 94,023205(2016)]仅考虑冷离子流体模型。这种考虑多离子组分和热离子的完整理论将更精确地计算大振幅非线性激光器的频率,特别是高离子温度的慢模,在空间物理和惯性约束聚变中具有广泛的应用前景。
2019-06-24 physics.plasm-ph
Alfvénic instabilities driven by runaways in fusion plasmas
逃逸粒子可以在具有大电场的等离子体中产生。在这里,我们解决的可能性,这种失控的离子和电子激发阿尔夫文不稳定性。由这些模式引起的磁场扰动会增强逃逸损耗。这可能对托卡马克破裂中逃逸电子束的形成有重要意义。
2014-05-14 physics.plasm-ph
Observations and modelling of ion cyclotron emission observed in JET plasmas using a sub-harmonic arc detection system during ion cyclotron resonance heating
本文报道了在离子回旋频率范围(ICRF)内的波加热的射流等离子体中,接近高能离子的回旋频率的电磁辐射的测量结果。氢是所有这些等离子体中的主要离子种类。测量获得了使用分谐波电弧检测(SHAD)系统中的ICRF天线之一的传输线。测得的离子回旋发射(ICE)光谱强烈过滤的天线系统,通常包含子结构,由几个kHz的分离的峰值集组成,这表明压缩阿尔芬本征模(CAE)的激发频率紧密间隔。在大多数情况下,高能离子可以被清楚地识别为ICRF加速的He-3少数离子,尽管在两个脉冲中,发射可能是由高能He-4离子产生的,源于三次谐波ICRF波加速。有人提出,发射接近的He-3回旋频率产生的高能离子的这个物种经历漂移轨道漂移到外中平面等离子体边缘。粒子在细胞和混合动力(动力学离子,流体电子)模拟使用等离子体参数对应的边缘等离子体条件,在这些射流脉冲,和高能粒子参数推断的回旋共振位置,表明强烈的激发波在He-3回旋谐波,包括基本的,这是确定与所观察到的发射。这些结果强调了ICE测量的潜在重要性,作为一种研究受限的快速粒子的方法,这些粒子是强超热的,但能量不足或数量不足以激发可检测水平的伽马射线发射或其他集体不稳定性。
2018-06-13 physics.plasm-ph
Storage-ring ionization and recombination experiments with multiply charged ions relevant to astrophysical and fusion plasmas
回顾了海德堡重离子储存环TSR的过去和正在进行的研究活动,其目的是提供精确的绝对速率系数和原子碰撞过程的截面的应用在天体物理和磁约束聚变。特别讨论了铁离子的双电子复合和电子碰撞电离以及钨离子的双电子复合。
2011-08-04 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.atom-ph
Improved Collective Thomson Scattering measurements of fast ions at ASDEX Upgrade
了解受限快离子的行为在当前和未来的聚变实验中都是重要的。这些离子在加热等离子体方面起着关键作用,对于在下一步聚变装置中实现燃烧等离子体的条件至关重要。基于微波的集体汤姆森散射(CTS)非常适合反应堆条件,并通过提供在空间、时间和一维速度空间中解析的受限快离子分布函数的测量来提供这样的机会。我们目前在ASDEX升级中使用回旋管运行CTS系统,该回旋管产生105 GHz的探测辐射。使用两个独立的接收器系统的新设置已经能够改进背景信号的减法,因此第一次准确表征快离子特性。在这里,我们回顾了这种新的双接收器CTS设置和目前的结果快离子测量的基础上改进的背景表征。这些结果是在有和没有NBI加热的情况下以及在测量体积靠近等离子体中心的情况下获得的。测量同意定量与数值模拟的预测。因此,在ASDEX升级中进行快离子动力学的CTS研究现在是可行的。新的背景减除技术对其他聚变实验中CTS系统的设计具有重要意义。
2013-10-09 physics.plasm-ph
Large-Angle Collisions in Burning Plasmas of Inertial Confinement Fusions
本研究通过纳入新大角度碰撞模型的 hybrid-particle-in-cell 模拟,解释 NIF 燃烧等离子体中的超热 DT 离子现象,并量化其对点火时刻、热点膨胀及中子谱矩的影响。
2024-08-04 physics.plasm-ph
Asymptotic behavior of the shear flow reactivity enhancement effect
Princeton University(普林斯顿大学)
研究强剪切流附近聚变反应性增强的渐近行为,发现随Gamow能量增大,未磁化等离子体中该效应相对于流体效应变得渐近显著,并推导了不同质量电荷反应物的渐近公式。
2026-06-05 physics.plasm-ph
Favorable Collisional Demixing of Ash and Fuel in Magnetized Inertial Fusion
磁化惯性聚变实验正在接近径向传输由磁化离子之间的碰撞主导的制度,这为利用通常与稳态磁聚变相关的效应提供了机会。特别是,磁化线性惯性聚变的低密度热点特性导致抗磁摩擦和热摩擦,这可以将热化灰与燃料分离,加速聚变反应。对于其中存在燃料的实质燃耗的反应堆制度,聚变能量产额增加约5%是可能的。
2018-09-18 physics.plasm-ph
Enhancement to Fusion Reactivity in Sheared Flows
本文研究剪切流对聚变反应性的增强效应,指出在非磁化等离子体中流动梯度与离子平均自由程相当时反应性可提高一倍以上,并阐明其对惯性约束聚变和快点火中能量节省与更小热斑点火的贡献。
2025-06-03 physics.plasm-ph
The Role of Gyrating Ions in Reformation of a Quasi-parallel Supercritical Shock
Epex Scientific(Epex科学);University of California Los Angeles(加州大学洛杉矶分校)
研究发现回旋超热离子在前方激波中产生跨场电流不平衡,从而形成新的激波层并导致等离子体压缩和鞘层扩展。
2025-11-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
Energy exchange between electrons and ions in ion temperature gradient turbulence
本研究通过回旋动力学模拟揭示ITG湍流总是将能量由离子转移给电子,并验证准线性模型可预测该能量交换及粒子、热通量。
2024-06-17 physics.plasm-ph
Large-scale Kinetic Simulations of Colliding Plasmas within a Hohlraum of Indirect Drive Inertial Confinement Fusions
本文利用高阶隐式PIC程序LAPINS大规模重现了间接驱动ICF黑腔内金等离子体与氘等离子体碰撞实验,揭示了动理学激波的形成与传播机制以及准单能氘离子经束-靶反应产生异常展宽中子的过程。
2023-09-20 physics.plasm-ph
Turbulent transport of MeV range cyclotron heated minorities as compared to alpha particles
本文研究了离子回旋共振加热(ICRH)、MeV量级少数离子在托卡马克等离子体中的湍流输运。这种高能少数,可以在三离子少数加热方案中产生[Ye。O. Kazakov等人(2015)Nucl.Fusion 55,032001],已经被提出用于在不产生聚变α的情况下实验性地研究快离子的约束性质。我们比较了ICRH离子和聚变产生的α粒子的湍流输运性质。我们的理论预测表明,当从实验结果中得出结论时,必须小心:虽然湍流对这些颗粒的影响在输运系数方面是相似的,但它们的分布函数的差异-最终它们的生成过程-使所得的湍流通量不同。
2016-06-30 physics.plasm-ph
Investigation of microwave radiation from a compressed beam of ions using generalized Planck radiation law
受外电力压缩的离子束具有独特的非平衡分布函数。这是具有熵指数q=2的Tsallis分布的特殊情况,其允许系统具有相当低的热能。本文研究了这种压缩离子束的热辐射。由于系统是非广延的,本文用Tsallis热统计学修正了Planck辐射定律。在内能的统计关系中引入非广延配分函数,导出了辐射的平均能量。计算了光谱能量密度、光谱辐射和总辐射功率。可以看出,微波辐射将由压缩的离子束发射。根据所提出的方案(R. K. Paul 2015)使用通过电场压缩的离子束将不会显著改变,因为辐射功率非常小。
2017-09-25 physics.plasm-ph
Stimulated emission of fast Alfvén waves within magnetically confined fusion plasmas
有限振幅的快速阿尔文波增长的受激发射过程中,我们建议利用环形磁约束聚变等离子体。受激发射发生,而波传播向内通过外部中间平面等离子体,在那里观察到的人口反转的能量分布的融合出生的离子自然出现。完全非线性的第一性原理模拟,自洽地演变粒子和场下的麦克斯韦-洛伦兹系统,证明了这种新的“阿尔法粒子通道”的情况下,第一次。
2016-06-01 physics.plasm-ph
Modelling of turbulent impurity transport in fusion edge plasmas using measured and calculated ionization cross sections
本文用三维电磁陀螺流体计算方法模拟了托卡马克聚变等离子体边缘和刮除层中痕量杂质的湍流输运,包括等离子体轮廓梯度的演化。杂质离子的源函数是从预先确定的测量和计算的电子碰撞电离截面数据动态计算的。模拟描述了产生和进一步被动湍流E-交叉-B平流的杂质的间歇性波动和相干的对流结构(斑点)的刮除层。
2014-08-21 physics.plasm-ph
Fast particle-driven ion cyclotron emission (ICE) in tokamak plasmas and the case for an ICE diagnostic in ITER
离子回旋频率范围内的快粒子驱动波(离子回旋辐射或ICE)为许多托卡马克装置中的受限和逃逸快离子提供了有价值的诊断。这是一种被动的、非侵入性的诊断方法,与ITER中氘氚等离子体的高辐射环境兼容,可以提供有关该设备中聚变α粒子和束离子的重要信息。在JET中,来自受限聚变产物的ICE与聚变反应速率的比例线性超过6个数量级,并提供了α粒子约束接近经典的证据。在TFTR中,从等离子体边缘的超Alfvénic α粒子中观察到ICE。DIII-D中的束驱动ICE的强度与鱼骨激发期间的中子速率下降的相关性比来自更直接的束离子损失诊断的信号更强。在ASDEX Upgrade中,ICE由超Alfvénic DD聚变产物和亚Alfvénic氘束离子产生。
2014-12-12 physics.plasm-ph