Scrape-off layer ion temperature measurements at the divertor target during type III and type I ELMs in MAST measured by RFEA
在未来的核聚变反应堆中，高热负荷事件，如边缘局部模式（ELM），可能会损坏偏滤器材料并将杂质释放到主等离子体中，从而限制等离子体性能。最难处理的是I型ELM，因为它们携带来自等离子体的最大部分能量，因此在靶和第一壁材料上沉积最大的热通量。了解从ELM事件释放的离子的温度是重要的，因为它决定了它们将从面向等离子体的材料引起的潜在溅射。为了在I型ELM期间通过减速场能量分析仪（RFEA）测量Ti，已使用一种新的操作技术来进行更快的测量;这被称为快速扫描技术（FST）。
2016-02-09 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
Gyrokinetic projection of the divertor heat-flux width from present tokamaks to ITER
本文采用XGC 1边缘回旋动力学程序对附着等离子体条件下偏滤器板热流宽度进行了高保真度的计算。模拟结果与从现有托卡马克装置获得的经验标度$λ_q \propto B_P^{-γ}$进行了验证，其中$λ_q$是映射到外侧中平面的偏滤器热流宽度，而$γ_q=1.19$由T. Eich等人[Nucl. Fusion 53（2013）093031]，并且$B_P$是外侧中平面分界线表面处的极向磁场的大小。当外推到ITER时，这种经验标度预测$λ_q \leq 1mm$，这将需要在Q=10的情况下以非常高的分界线密度$(n_{sep}/n_{Greenwald} > 0.6)$运行，以实现半分离等离子体操作和高辐射分数，从而导致可接受的偏滤器功率通量。然而，XGC 1预测ITER的$λ_q$超过5 mm，这表明在ITER Q=10的情况下，可以在更宽的等离子体分界线密度和辐射分数范围内获得可接受的偏滤器功率负载。这种差异背后的物理原因是，根据XGC 1的结果，虽然离子磁漂移的偏滤器热通量宽度的贡献是更广泛的，在目前的托卡马克，湍流电子的贡献是更广泛的ITER。高电流C-Mod放电被发现是在一个混合的制度：虽然由离子新古典磁漂移的热通量宽度仍然比湍流电子热通量宽度宽，热通量的大小是由较窄的电子热通量占主导地位。
2017-04-21 physics.plasm-ph
Comparison of plasma response models for RMP effects on the divertor and scrape-off layer in KSTAR
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
通过比较GPEC、MARS-F、M3D-C1和JOREK四种等离子体响应模型，研究RMP对KSTAR偏滤器热负荷条纹的影响，发现仅在小足迹、低功率或高密度条件下与实验吻合。
2026-01-14 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
Inferring the scrape-off layer heat flux width in a divertor with a low degree of axisymmetry
针对下一代托卡马克等离子体面对组件高热负荷问题，研究利用ST40的红外热成像系统与3D几何工具链，推断低轴对称度偏滤器的刮削层热通量宽度，发现单/双指数分布及环向热通量衰减的部分遮蔽效应，拓展了球形托卡马克SOL宽度的测量范围。
2024-06-24 physics.plasm-ph
An Exploration of Advanced X-Divertors on ITER
研究发现，X偏滤器（XD）结构[1-3]可以用ITER上的常规PF线圈组[4]来实现，其中所有PF线圈都在TF线圈之外。如果PF电流低于ITER目前的最大设计极限，并且使用基线偏滤器盒，则可能实现理想的配置。XD有可能被用来协助ITER的高功率运行，但一些进一步的问题需要研究。请注意，超级X转向器（SXD）[5-8]的增加的主半径不是XD几何结构的特征。此外，我们提出了一个XD配置的K-DEMO [9]，以证明它也有可能实现XD配置在先进的托卡马克反应堆与所有的PF线圈外的TF线圈。这里给出的XD结果比Lackner和Zohm [10]最近对Snowflake [11，12]的计算结果更令人鼓舞，其中所需的高PF电流代表了一个主要的技术挑战。在最近创建的XD配置中，外侧偏滤器SOL [1-3]中的磁场结构再现了早期XD论文[1-3]中提出的内容。因此，产生相同的优点，但不采用近场PF线圈。
2013-12-12 physics.plasm-ph
Magnetic Geometry and Physics of Advanced Divertors: The X-Divertor and the Snowflake
先进的偏滤器是磁性几何结构，其中在偏滤器区域中添加第二个X点，以解决燃烧等离子体功率排气的严重挑战。通过物理论证、数值计算和详细的模型磁场分析，我们研究了先进偏滤器在与功率排放相关的物理区域--刮除层（SOL）中的磁场结构。我们的分析的主要结果是出现了一个物理的“度量”，分流指数DI，量化的通量膨胀增加，因为一个从主X点到罢工点。它清楚地区分了三种对偏滤器物理学有不同影响的几何结构-标准偏滤器（SD，DI = 1）和两种先进的几何结构：X偏滤器（XD，DI > 1）和雪花（SFD，DI < 1）。因此，XD不能被归类为雪花的一个变体。按照这个标准，最近的NSTX和DIIID实验是X转向器，而不是雪花。
2013-09-20 physics.plasm-ph
Magnetic mesh generation and field line reconstruction for scrape-off layer and divertor modeling in stellarators
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（德国马普等离子体物理研究所）
本文提出了一种新的无结构四边形磁通管网格生成器，用于快速插值和映射场线段，适用于磁约束聚变等离子体的磁分隔器和挡板设计优化。
2025-02-12 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Predictive Modeling of a Lithium Vapor Box Divertor in NSTX-U using SOLPS-ITER
锂蒸气箱偏滤器旨在通过蒸发和冷凝锂表面来分离偏滤器等离子体。通过在偏滤器板附近或偏滤器板处蒸发锂并使其在更靠近主室处冷凝，可以产生锂蒸气密度梯度。这种密度梯度将能量损失与靶和脱离点之间的极向距离联系起来。当分离前沿远离偏滤器靶时，随着锂电离率的降低，辐射区被阻止到达X点。在这里，我们提出了刮除层等离子体模拟器（SOLPS）模拟的锂蒸汽盒偏滤器使用NSTX-U平衡和PFC的几何形状。核心边界条件，气体吞吐强度，热量和颗粒传输系数的参数选择，以匹配实验值。可接受的协议与实验刮削层（SOL）的宽度被发现，表明合理的选择的传输系数。在预测性模拟中，锂通过蒸发在目标处添加。给出了不同蒸发率下的峰值热通量和上游杂质浓度的预测。对于$1\cdot10^{23}$ Li/s的锂蒸发速率，预测目标电子温度能够降低到复合水平（低于1 eV），这表明分离。在较低的外部目标处的峰值热通量可以减少多达六倍，同时保持上游锂分数低于2%。防止锂到达中平面被示出是由于从氘气喷出作用在锂上的摩擦力的增加。锂也被证明是再沉积接近蒸发器，这是有利于初始测试和未来的毛细多孔系统。
2021-03-25 physics.plasm-ph
Reciprocating probe measurements in the test divertor operation phase of Wendelstein 7-X
往复探针是研究磁聚变等离子体边缘和刮削层的经典和广泛的工具。在Wendelstein 7-X（W7-X）仿星器中，多用途操纵器作为多用户平台进行各种探测测量。本文介绍了W7-X第一运行阶段（2017-2018年）带测试偏滤器的往复式探头运行情况。它给出了不同的动物园的探头的概述，并提出了经验教训，探头操作在复杂的磁性几何形状，操作安全，探头设计。一些探针测量的例子，重点是意想不到的意见。
2022-01-11 physics.plasm-ph
X-point and divertor filament dynamics from Gas Puff Imaging on TCV
一个新的气体喷流成像（GPI）诊断已安装在TCV托卡马克，提供二维的见解刮去层（SOL）的湍流动力学以上，在和以下的磁性X点。在L-模式，附加的，较低的单空放电的详细研究表明，统计特性有很小的极向变化，而巨大的差异存在于2D行为的间歇性灯丝。在偏滤器远SOL的X点上方，强细长的细丝在形状和动力学上与外侧中平面细丝的场线追踪表现出良好的一致性，突出了它们的连接。在偏滤器外腿的近SOL中，观察到短寿命、高频率和更圆（直径$\sim$ 15声Larmour半径）的细丝。这些偏滤器定位的细丝出现在最大密度的位置处径向出生，并显示出径向向外的运动，速度为$\approx$ 400 m/s，与上游连接的细丝的径向速度相当。相反，在这些放电中（$B\times\nabla B$指向偏滤器之外），这些偏滤器细丝的极向速度与上游连接的细丝的极向速度有很大不同。偏滤器局部灯丝径向运输和轮廓加宽的重要性进行了探讨，使用灯丝统计和原位动力学剖面测量沿偏滤器腿。这提供了证据表明，这些细丝有助于显着的偏滤器中的电子密度分布加宽。
2022-03-21 physics.plasm-ph
Gas puff imaging of plasma turbulence in the magnetic island scrape-off layer of W7-X
本文利用气体 puff 成像诊断研究 W7-X 仿星器磁岛刮削层湍流，发现流动以极向为主、径向较弱，表明 ExB 对流主导且丝状输运受抑制，并揭示连接长度与剪切流结构的关联。
2025-03-28 physics.plasm-ph
Direct Comparison of Gyrokinetic and Fluid Scrape-Off Layer Simulations
本文对比了STEP聚变试点电站刮削层的流体与回旋动理学模拟，发现磁镜俘获和温度非平衡效应使动理学模拟中杂质被更有效约束在偏滤器区域，表明动理学模拟对偏滤器设计至关重要。
2025-04-11 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
Detachment control in KSTAR with Tungsten divertor
针对KSTAR钨偏滤器热通量防护问题，本文比较附着分数反馈与基于UEDGE数据库的DivControlNN实时代理模型两种脱靶控制方法，并验证了杂质气体反馈控制及控制器整定思路。
2025-05-12 physics.plasm-ph
Analytic 1D Approximation of the Divertor Broadening S in the Divertor Region for Conductive Heat Transport
主题是偏滤器加宽$S$，这是刮除层中垂直输运的结果，并导致偏滤器靶上功率负载的更好分布。最近的研究表明，偏滤器加宽的比例与逆幂律的目标温度$T_t$，有前途的减少是一种分配的权力进入偏滤器体积到一个大的表面积的方式。结果表明，在偏滤器区的纯导电输运建议逆幂律缩放到$T_t$只适用于高目标电子温度。对于降低的目标温度（$T_t < 20\,$ eV），$S$的增加停滞，并且即使对于零目标温度，导电模型也导致$S$的有限值。得出的结论是，目标温度是没有有效的参数幂律缩放，因为它是不代表整个偏滤器体积。这在求解2D热扩散方程的模拟中示出，该方程用作描述偏滤器沿着场线仅通过垂直扩散率与平行扩散率的比率加宽的分析1D模型的参考。通过假设这两个量的温度依赖性的积分形式的$S$导出，仅依赖于沿X点和目标之间的分界线的温度分布。沿分界线积分的结果在一个近似的$S$，与2D模拟一致。该模型也适用于包括热损失的情况，例如由于辐射。对于高再循环条件，对流输送不能被忽略，因此推导出的$S$的表达式预计不成立。然而，基于非零的平行输运，相应的有限的平行输运时间，偏滤器加宽预计将达到一个有限的值。
2016-10-13 physics.plasm-ph
Power Balance in the ITER Plasma and Divertor
计划使用原子过程将大部分加热功率分散在第一壁和侧壁上，以将ITER中面向等离子体的组件上的热负荷减少到约50兆瓦。计算表明，来自等离子体中心的轫致辐射将为100 MW，来自分界线内等离子体边缘的辐射为50 MW，来自刮除层和偏滤器等离子体的辐射为100 MW，留下50 MW的功率沉积在偏滤器板上。通过注入可接受的低水平（~ 0.1%氩等）的氖或氩等杂质，辐射损失得到增强。
1995-12-12 physics.plasm-ph plasm-ph
First heat flux estimation in the lower divertor of WEST with embedded thermal measurements
研究了WEST托卡马克装置面向等离子体组件（PFC）中热电偶（TC）和光纤光栅（FBG）的表面热流估算。采用共轭梯度法（CGM）和伴随状态相结合的二维传热模型，计算了等离子体在PFC上的热流密度，给出了等离子体热流密度随时间的变化特征，并给出了热流密度衰减长度$λ^t_q$、热流密度分布区域$S^t$和撞击点位置$x_0$.作为第一步，五欧姆脉冲已被调查与不同的磁配置和偏滤器X-点的高度从44到68毫米从表面变化。尽管外侧移位，外部撞击点的相对位移以及来自TC/FBG系统的热通量衰减长度与磁平衡重建是一致的。
2019-02-28 physics.class-ph physics.plasm-ph
Healing of the edge magnetic island in the island divertor configuration on J-TEXT
本研究在J-TEXT托卡马克中发现ECRH可引发边缘磁岛愈合与位形转变，提出相关解释模型，为孤岛偏滤器稳定运行提供参考。
2025-01-14 physics.plasm-ph
Characteristics of grassy ELMs and its impact on the divertor heat flux width
用BOUT++湍流数值模拟方法研究了60 s稳态长脉冲高β p EAST草状ELM放电. BOUT++线性模拟表明，不稳定模谱覆盖了从低n（n=10~15）剥离-气球模（P-B）到高n（n=40~80）漂移-阿尔文不稳定性的环形模数范围。非线性模拟结果表明，ELM碰撞过程中，尽管漂移-阿尔文不稳定性在线性增长阶段占主导地位，但低n剥离模态仍会引起ELM碰撞，在压力梯度峰值位置产生脉动，并径向向外扩散到刮削层（SOL）.然而，漂移-阿尔文湍流延迟了草状ELM的开始，并随着波动延伸到基座顶部区域而增加了能量损失。仿真结果进一步表明，如果剥离驱动器被删除，波动幅度下降了一个数量级，ELM崩溃消失。偏滤器热通量宽度比基于HD模型和ITPA多托卡马克标度（或经验Eich标度）的估计值大约2倍，这是由于强径向湍流输运。
2022-03-29 physics.plasm-ph
Comparing Two- and Three-Dimensional Models of Scrape-Off-Layer Turbulent Transport
有大量的以前的工作使用减少的两维模型的SOL，模型的漂移平面的波动，但近似平行运输与有效的损失条款。在实验几何结构中的SOL湍流的全尺寸三维模拟现在是可能的，但是计算上比2D模型昂贵得多。因此，我们使用的刮除层的磁通管几何模型比较的结果，2D模拟与3D模拟具有类似的设置，寻找系统的差异。总的来说，在基本的径向轮廓，概率分布函数，和波动的功率谱有很好的协议。然而，相对于3D，2D中的平均温度被过度预测，并且我们解释了在低功率下设备的几何简化的影响方面的差异。不同的几何参数，我们发现，在偏滤器腿，这是因为我们的模拟不包括中性粒子，因此代表低再循环条件下发生的超音速流，意味着偏滤器腿的长度只有一个微弱的影响输出。最后，我们研究了改变源和汇项在2D中的大小的影响，得出的结论是，它们不能很容易地被用来重建在3D中同时观察到的密度和温度分布。
2021-03-19 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Role of Poloidal $\mathbf{E}\times\mathbf{B}$ Drift in Divertor Heat Transport in DIII-D
多流体程序UEDGE对DIII-D高约束模等离子体的模拟表明，极向$\mathbf{E}\times\mathbf{B}$漂移对偏滤器热输运具有很强的作用，挑战了传导限制的刮削层（SOL）输运的范式。虽然减少漂移幅度的模拟与电子热传导主导SOL热传输的假设是一致的，但漂移模拟预测极向对流$\mathbf{E}\times\mathbf{B}$热传输在附着和分离条件下都主导电子热传导。由于极向$\mathbf{E}\times\mathbf{B}$流跨越磁场线传播，因此具有浅磁节距角的极向输运可以达到与平行于场线的声速流所提供的量级相同的值。这些流动可能导致强烈的对流为主偏滤器热传输，增加极向体积的辐射功率阵面，与以前的测量在DIII-D。由于这些对流，Lengyel积分的方法，假设零对流分数，预计将提供一个悲观的估计偏滤器中的杂质的辐射能力。对于此处所示的DIII-D模拟，Lengyel积分方法将辐射功率低估了6倍，这表明对于可靠的DIII-D偏滤器功率排气预测，需要进行包括漂移在内的全二维计算。
2019-09-19 physics.plasm-ph
Langmuir probe and infrared thermography measurements of wide and narrow heat flux profiles in the ST40 tokamak
Tokamak Energy Ltd（托卡马克能源有限公司）；LINKS Foundation（LINKS基金会）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究ST40托卡马克中热通量分布，通过比较朗缪尔探针与红外热成像测量结果，发现近SOL热通量与电子电流有关，将电子电流贡献纳入热通量传输系数很关键，ST40升级后可对SOL功率衰减长度做更多研究。
2026-07-24 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
Spectrally Accelerated Edge and Scrape-Off Layer Gyrokinetic Turbulence Simulations
本文在full-f GK代码GENE-X中首次采用速度空间谱方法加速边缘与刮削层湍流模拟，在TCV-X21案例中实现约50倍加速并保持高保真度，使中型装置的高效GK模拟成为可能。
2024-11-14 physics.plasm-ph
Gyrokinetic Simulations of a Low Recycling Scrape-off Layer without a Lithium Target
本文通过动力学与流体模拟探索STEP磁几何中低再循环模式可行性，发现动力学效应是SOL动力学关键，证明用低再循环壁材可实现高SOL温低SOL密度，且动力学模拟能更好约束杂质、拓宽热通量宽度以解决部分问题。
2025-11-12 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
Gyrokinetic Simulations for Spherical Tokamak Divertor Design
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Institute for Fusion Studies, University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校聚变研究所）
开发回旋动理学代码Gkeyll模拟球形托卡马克低再循环模式，证明无需锂偏滤器板即可实现高SOL温度和低SOL密度，并揭示动理学效应可降低偏滤器峰值热通量、限制杂质污染。
2026-05-21 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
Tungsten erosion and scrape-off layer transport modelling in L-mode helium plasma discharges in ASDEX Upgrade
本文通过SOLPS-ITER与ERO2.0模拟ASDEX Upgrade L模氦等离子体中的钨侵蚀与迁移，揭示He2+对偏滤器侵蚀的主导作用，并比较两种程序在W输运方面的差异。
2025-06-04 physics.plasm-ph
Heuristic predictions of RMP configurations for ELM suppression in ITER burning plasmas and their impact on divertor performance
本研究预测了ITER燃烧等离子体中用于ELM抑制的RMP构型子空间，发现其能降低芯部扰动并保持边界稳定，同时通过扩大热负荷条带宽度使外靶板热负荷低于10 MW m⁻²，但内靶板因热流增加和辐射效率降低出现重新附着现象。
2024-01-17 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
I-mode pedestal relaxation events at ASDEX Upgrade
I模式约束机制可以以小的边缘温度下降为特征，这可以导致沉积到偏滤器靶上的能量的增加。在这项工作中，我们表明，这些事件都与电子温度和密度边缘分布的松弛，最大的下降发现在基座顶部的位置。边缘轮廓的稳定性分析表明，操作点远离理想的剥离-气胀边界。此外，我们表明，这些事件出现接近的H-模式转换在ASDEX升级的典型的I-模式操作空间，并没有进一步增强的能量约束时，发现它们发生。此外，刮落层运输在这些事件中被发现是非常相似的I型ELMs，关于时间尺度（$\approx$ 800 $μ$ s），灯丝传播，在中平面和内部和外部偏滤器沉积的能量之间的不对称的环形不对称的能量流出。特别是，后者揭示了更多的能量到达外偏滤器目标。最后，偏滤器峰值能量注量的第一次测量报告，并预测ARC -一个反应堆设计在I-模式下运行-绘制。
2020-06-20 physics.plasm-ph
Calculations of Energy Losses due to Atomic Processes in Tokamaks with Applications to the ITER Divertor
降低等离子体组件上的峰值热负荷对于下一代高聚变功率托卡马克（如国际热核聚变实验堆（ITER）1）的成功至关重要。许多目前的概念，为实现这涉及到使用原子的过程，从等离子体的热量转移到主室和偏滤器室壁和聚变计划中的实验和理论物理研究的大部分是针对这个问题。这些实验和计算的结果是许多过程复杂相互作用的结果。为了确定这些实验和计算的关键特征以及初级原子过程的相对作用，简单的准分析模型和最新的原子物理学速率系数和截面被用来评估通过韧致辐射的中心辐射损失，来自等离子体边缘的杂质辐射损失，来自刮除层的电荷交换和氢辐射损失以及来自偏滤器等离子体的杂质辐射损失。这一分析表明，从等离子体中心的韧致辐射和杂质辐射的等离子体边缘和偏滤器等离子体可以发挥各自的显着作用，在减少偏滤器板的功率，并确定了许多因素，确定每个过程的相对作用。例如，为了使偏滤器中的辐射损失大到足以在偏滤器中辐射出高功率实验所需的能量，偏滤器中需要10-3 ~ 10-2的中性分数和约10^16 s·m^-3的净再循环杂质再循环率。
1995-06-19 physics.plasm-ph plasm-ph
The impact of non-local parallel electron transport on plasma-impurity reaction rates in tokamak scrape-off layer plasmas
本文研究托卡马克刮削层中非局域平行电子输运导致的非麦克斯韦电子分布对等离子体-杂质反应速率的影响，发现高能尾部可显著改变电离平衡和辐射损失，并讨论了实验观测方法。
2024-10-01 physics.plasm-ph
The Influence of Filaments in the Private Flux Region on Divertor Particle and Power Deposition
利用快速分幅相机记录下偏滤器下部体积的可见光发射，以及朗缪尔探针和红外热成像仪监测偏滤器面向等离子体表面的粒子和功率通量，研究了MAST托卡马克等离子体私有通量区中粒子通过间歇性连续结构的输运。可见光摄像机的数据表明，在偏滤器体积中，X点以上的光发射波动在刮除层（SOL）中最强。相反，在低于X点的区域中，发现这些波动在偏滤器内腿的私人通量区（PFR）中最强。对相机数据中这些细丝外观的详细分析表明，它们近似圆形，直径约1- 2厘米。最可能的环形模数在2和3之间。这些细丝将等离子体更深地喷射到私人通量区，有时是通过产生次级细丝，以0.5- 1.0 km/s的速度移动。在内部偏滤器目标的探针测量表明，在内部目标的粒子通量的波动是最强的私人通量区域，这些波动的幅度和分布是不敏感的核心等离子体的电子密度，辅助加热和是否等离子体是单零或双零。结果表明，随着等离子体电流的增加，PFR中时均粒子通量的e折叠宽度减小，但其波动幅度基本不变。在偏滤器外靶处，SOL中粒子和功率通量的波动最强。
2015-03-12 physics.ins-det physics.plasm-ph
A simple, accurate model for detachment access
本研究扩展了Lengyel模型，通过考虑跨场输运、中性电离损失和湍流展宽，准确预测了托卡马克脱靶所需的杂质浓度，匹配实验定标。
2025-05-21 physics.plasm-ph
A coherent structure transport model for scrape-off layer turbulence
Renewable and Sustainable Energy Institute, University of Colorado（科罗拉多大学可再生与可持续能源研究所）；Lodestar Research Corporation（洛德斯特研究公司）；Center for Integrated Plasma Studies, University of Colorado（科罗拉多大学综合等离子体研究中心）；General Atomics（通用原子能公司）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
利用GEMX模拟和SOLPS-ITER背景电场，结合相干结构输运(CST)模型研究偏滤器热流宽度，得到λ_q的1/B_p标度，并发现由团块湍流引起的次级热流峰。
2026-06-25 physics.plasm-ph
Simulations of scrape-off layer power width for EAST H-mode plasma and ITER 15 MA baseline scenario by 2D electrostatic turbulence code
刮除层功率宽度（λ q）是描述偏滤器热负荷的重要参数。近年来，已经进行了许多实验、理论和数值研究。本文首次对二维静电湍流程序BOUT-HESEL进行了升级，使之能够模拟H模等离子体。该代码对以前的实现和实验进行了验证。对EAST H模放电，模拟的λ q值与Eich标度值符合得很好。该代码被用来模拟ITER 15 MA基线方案。ITER模拟结果表明，粒子/热的径向输运以滴状输运为主，并预测λ q，ITER = 9.6 mm，远大于Eich标度的预测值。基于EAST的修正情况，提出了一个估计的HESEL H模标度λ_q=0.51R_c^1.1B_t^（-0.3 q_95 ^1. 1）.这一定标结果预测λ q，ITER = 9.3 mm，与ITER的结果吻合得非常好。结合Eich标度数据库中的基本参数的进一步研究表明，在Eich标度中缺失的对机器尺寸（Rc）的正标度依赖性似乎被对当前设备的环形磁场（Bt）的负标度依赖性所遮蔽。然而，ITER的情况并非如此，这解释了为什么最近的研究和本文中的模拟可以重现当前设备的Eich标度，但预测ITER的λ_q要大得多。模拟结果表明，λ q对Rc的强正标度依赖性是由于并联长度的增加减缓了并联传热和机器尺寸的增加增强了径向ExB湍流传热的共同作用。
2022-05-25 physics.plasm-ph
Evolution of radiation profiles in a strongly baffled divertor on MAST Upgrade
本文利用 MAST-U 上的红外视频辐射热计诊断研究了强偏滤器中辐射脱靶的演化，发现内腿先于外腿脱靶、辐射脱靶先于粒子通量脱靶，并揭示了辐射移动与能量约束之间的关系及其对未来反应堆的潜在意义。
2024-09-04 physics.plasm-ph
Probabilistic and Geometry Aware Neural Surrogate of Scrape Off Layer Plasma Simulations
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；DIFFER（荷兰等离子体物理研究所）
针对托卡马克边界等离子体模拟，提出将曲线网格展开为图像张量并采用条件流匹配模型，实现概率性代理，在敏感工作点捕获多种结果而非平均。
2026-09-24 cs.LG physics.plasm-ph
L-mode filament characteristics on MAST as a function of plasma current measured using visible imaging
在托卡马克等离子体边缘观察到了清晰的边界结构。这些细丝被径向喷射出来，并在远刮除层（SOL）区域携带等离子体，在那里它们负责产生大部分的传输。利用可见光成像技术，对MAST上L模式等离子体中观察到的细丝的特性进行了研究。一个比较，然后与所观察到的粒子和功率分布在偏滤器作为等离子体电流的函数。的径向速度和较小程度上的径向尺寸的细丝被发现减少等离子体电流增加在恒定的密度和输入功率。在本文中得到的结果的平均灯丝动力学等离子体电流的依赖性是一致的想法，灯丝是负责确定粒子分布在偏滤器。
2016-02-09 physics.plasm-ph
Improved scaling of the scrape-off layer particle flux width by the Bayes theorem on EAST
基于贝叶斯定理的最大后验估计方法，将EAST刮削层粒子通量宽度定标拟合精度提高约30%，并揭示了连接长度依赖及ITER外推预测。
2024-11-10 physics.plasm-ph
Scrape-Off Layer Turbulence in Tokamaks Simulated with a Continuum Gyrokinetic Code
我们正在开发一个新的连续体gyrokinetic代码，Gkeyll，用于边缘等离子体模拟，并在这里提出了初始模拟模型鞘边界条件的开放场线上的湍流。该代码实现了一个能量守恒间断Galerkin计划，适用于一般类的哈密顿方程。已经完成了几个应用程序的测试问题，包括计算的平行热通量偏滤器板上产生的ELM坠毁在喷气发动机，为1x/1v SOL的情况下探索以前，ELM被建模为一个时间依赖性的强烈的上游源。在这里，我们提出了初步的模拟湍流开放场线在LAPD线性等离子体装置。我们还做了模拟在螺旋开场线几何。虽然目前已经进行了各种简化，但这仍然包括SOL湍流的一些关键物理，例如不稳定性的不良曲率驱动和鞘边界条件的快速平行损失。这对于证明这种方法的整体可行性以及对SOL湍流的初步物理研究非常有用。我们开发了一种新版本的DG，使用麦克斯韦加权基函数，同时仍然保持精确的粒子和能量守恒。麦克斯韦加权DG方法实现了相同的误差，在1v中的计算成本降低了4倍，或者在陀螺动力学的2个速度维度中的成本降低了16倍（假设存储器带宽是限制因素）。
2016-10-28 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Spacecraft heat shield study in the DIII-D tokamak
University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）；Auburn University（奥本大学）；General Atomics（通用原子能公司）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Baylor University（贝勒大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
该研究在DIII-D托卡马克搭建新平台，用两种方法使碳样品暴露于极端热通量，通过多种测量手段获取数据，模拟再现相关情况，确立了托卡马克等离子体为验证碳烧蚀模型等的高热通量环境。
2026-07-29 physics.plasm-ph
Dynamics of rapidly spinning blob-filaments: fluid theory with a parallel kinetic extension
本文发展快速旋转团块丝流体理论，将自旋作为主导效应并纳入离子惯性、带状流作用及平行电子动力学，解释其低速径向传播并给出运动渐近表达式。
2023-07-15 physics.plasm-ph
In-situ coating of silicon-rich films on tokamak plasma-facing components with real-time Si material injection
本研究在DIII-D托卡马克中通过杂质颗粒注入器注入硅弹丸，验证了实时材料注入可在偏滤器面向等离子体部件上原位形成富硅涂层，为长脉冲反应堆的PFC涂层实时补充提供了可行技术路径。
2023-08-09 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Heat loads to the wall: the thermal conduction approach
计算等离子体携带到磁聚变机壁的热通量时，通常假设功率仅沿场线流动，但这通常是不正确的。相反，我们把等离子体作为各向异性的非线性导热介质。如果平行和交叉场传输至少部分由温度梯度驱动，则该模型是物理相关的，这意味着它们受到材料表面接近度的影响。如前所述，该模型在偏滤器靶上产生了熟悉的不对称功率分布，并在尖锐边缘产生了发散的热通量。落在与场平行的墙上的功率（在传统模型中为零）是落在目标上的功率的很大一部分。在刮除层（SOL）的通量分布强烈偏离指数，因为平行的热传导是非常大的分界线附近，给出了一个更陡峭的下降，在该区域。当壁的一部分以掠射角突出到SOL中时，撞击倾斜表面的功率是通过积分在没有倾斜表面的情况下计算的平行热通量得出的值的几倍。我们还计算了第一个壁组件在壁的其他部分上的阴影效应随距离而下降的程度--这甚至不能用场线跟踪技术来估计。
2017-02-06 physics.plasm-ph
Tokamak edge-SOL turbulence in H-mode conditions simulated with a global, electromagnetic, transcollisional drift-fluid model
本研究利用GRILLIX代码的跨碰撞电磁全局漂移流体模型，首次模拟ITER基准H模下ASDEX Upgrade托卡马克边缘-刮削层湍流，验证与实验吻合性，分析湍流结构等，为聚变堆预测模拟铺路。
2024-09-17 physics.plasm-ph
