Avoiding Tokamak disruptions by applying static magnetic fields that align locked modes with stabilizing wave-driven currents
非旋转（“锁定”）磁岛通常导致托卡马克等离子体中约束的完全丧失，称为重大破坏。在这里，通过施加三维磁场和注入毫米波的组合，锁定的岛屿第一次被抑制。所施加的场用于控制锁定的相位，并且因此将岛O点与注入的波产生无感电流的区域对准。这导致锁定岛的稳定，中断避免，恢复高约束和高压，根据预期的依赖波功率和O点和驱动电流之间的相对相位。
2015-10-29 physics.plasm-ph
DREAM: a fluid-kinetic framework for tokamak disruption runaway electron simulations
避免逃逸电子（RE）在等离子体终止中断中的有害影响是磁聚变装置安全系统设计的关键。在这里，我们描述了一个计算效率高的数值工具，允许自洽的等离子体冷却和相关的RE动力学在中断的模拟。它解决了通量表面平均传输方程的等离子体密度，温度和极向通量，使用反弹平均动力学方程自洽地提供电子电流，热量，密度和RE的演变，以及电子分布函数。作为一个例子，我们考虑中断的情况下，材料注入和比较电子动力学解决不同层次的复杂性，从完全动力学流体模式。
2021-08-10 physics.plasm-ph
Role of explosive instabilities in high-$β$ disruptions in tokamaks
在托卡马克高$β$破裂的非线性磁流体动力学计算中，证明了膨胀指的内爆生长。爆炸指由理想的不稳定n=1模式形成，由m/n=2/1分量主导。四极几何的2/1扰动压力场提供了一个通用的机制，形成的初始气球手指和随后的过渡，从指数到爆炸性增长，而不依赖于二次过程。热等离子体从核心的爆炸性喷射和磁场的随机化发生在阿尔夫温克时间尺度中，解释了先驱振荡的极快增长和某些高$β$破裂中热猝灭的快速性。
2016-03-03 physics.plasm-ph
Cross-Tokamak Deployment Study of Plasma Disruption Predictors Based on Convolutional Autoencoder
本文针对未来托卡马克数据稀缺下的跨装置破裂预测部署问题，提出增强型卷积自编码器异常检测（E-CAAD）预测器，并验证利用现有装置数据微调可最快完成新装置部署。
2024-01-04 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
Models of Tokamak Disruptions
本文通过收缩电流平衡态的线性与非线性模拟研究RWTM导致的托卡马克破裂，发现$q_a=3$临界转变及理想壁可显著减轻破裂。
2023-08-15 physics.plasm-ph
Early Prediction of Current Quench Events in the ADITYA Tokamak using Transformer based Data Driven Models
本文首次将Transformer深度学习模型应用于ADITYA托卡马克数据，实现电流猝灭的早期预测，在8-10 ms预测阈值下召回率保持0.9以上，显著优于LSTM，为短脉冲托卡马克实时破裂规避奠定基础。
2025-07-18 physics.plasm-ph
Up-down symmetry of the turbulent transport of toroidal angular momentum in tokamaks
本文给出了托卡马克装置中高流量区局部非线性δ-f回旋动力学方程组的两种对称性。环向角动量的湍流输运在托卡马克的上下反射以及旋转和旋转剪切的符号变化下改变符号。因此，在没有旋转和旋转剪切的情况下，上下对称托卡马克的环形角动量的湍流输运必然为零。这对自发旋转的建模具有重要意义。
2011-06-27 physics.plasm-ph
Influence of massive material injection on avalanche runaway generation during tokamak disruptions
在ITER等强流托卡马克装置中，失控雪崩会导致种子电子数的大幅放大。我们表明，通过杂质注入的中断缓解可能会显着增加失控的雪崩在这样的设备的增长率。这种效应源于弱电离等离子体中雪崩过程可用的目标电子数量增加，这只能部分地通过快速电子上增加的摩擦力来补偿。我们推导出部分电离等离子体中雪崩增长率的表达式，并研究了杂质注入对雪崩倍增因子和ITER类参数的最终失控电流的影响。对于与中断缓解相关的杂质密度，与先前的预测相比，失控种子的最大放大可以增加数十个数量级。这促使仔细的研究，以确定所需的密度和杂质物种，以获得可容忍的电流淬火参数，以及更详细的建模的失控动态，包括运输的影响。
2019-06-10 physics.plasm-ph
Transferable Cross-Tokamak Disruption Prediction with Deep Hybrid Neural Network Feature Extractor
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Institute of Plasma Physics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所）；Shenzhen University（深圳大学）
预测不同托卡马克之间的干扰是一个需要克服的巨大障碍。未来的托卡马克几乎不能容忍高性能放电的中断。高性能的少量中断放电很难组成丰富的训练集，这使得现有的数据驱动方法很难获得可接受的结果。需要一种能够将在一个托卡马克上训练的中断预测模型转移到另一个托卡马克上的机器学习方法来解决这个问题。关键是一个中断预测模型包含一个特征提取器，能够提取常见的中断前兆痕迹托卡马克诊断数据，和一个可转移的中断分类。基于上述问题，本文首先提出了一种深度融合特征提取器，用于根据目前已知的扰动前兆，从托卡马克常规诊断中提取扰动前兆特征，为可转移模型的建立奠定了基础。通过与J-TEXT上的手工特征提取进行比较，验证了融合特征提取器的有效性。基于J-TEXT训练的特征提取器，将破裂预测模型转换到EAST实验的20次放电数据上。性能与使用来自EAST的1896次放电训练的模型相当。通过与其他模型训练方案的比较，迁移学习显示了其在预测不同托卡马克中断方面的潜力。
2022-08-20 cs.LG 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
First-principles density limit scaling in tokamaks based on edge turbulent transport and implications for ITER
基于湍流输运考虑的第一性原理标度律和ASDEX升级、JET和TCV托卡马克的密度极限放电的多机数据库表明，边界湍流输运随等离子体碰撞性的增加设定了托卡马克中可实现的最大密度。该标度律显示出对加热功率的强烈依赖性，因此在无意的H-L跃迁的情况下，预测ITER的安全裕度比Greenwald经验标度（Greenwald等人，Nucl. Fusion，28（12），1988）大得多。
2022-04-06 physics.plasm-ph
Adaptive Anomaly Detection Disruption Prediction Starting from First Discharge on Tokamak
本文提出了一种跨托卡马克自适应部署方法，利用增强型卷积自编码器异常检测模型实现从首次放电开始的破坏预测，通过适应学习和阈值调整策略提升模型跨设备迁移能力。
2024-06-26 physics.plasm-ph
Resistive wall mode induced disruptions in an advanced tokamak
State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Technology（先进电磁技术国家重点实验室）；International Joint Research Laboratory of Magnetic Confinement Fusion and Plasma Physics（磁约束聚变与等离子体物理国际联合研究中心）
本文利用NIMROD代码对CFETR基线稳态平衡进行非线性三维电阻MHD模拟，研究了电阻壁模（RWM）引发的破裂过程，揭示了RWM驱动磁面随机化、热猝灭和电流猝灭的完整物理图像。
2026-06-01 physics.plasm-ph
Modeling the complete prevention of disruption-generated runaway electron beam formation with a passive 3D coil in SPARC
在托卡马克等离子体突然终止过程中，可能形成相对论性“逃逸”电子（RE）的多兆安培束，这对托卡马克作为聚变能源的发展构成了重大挑战。在这里，我们使用最先进的破坏磁流体动力学模型，结合RE产生和传输的自洽演化，表明非轴对称的容器内线圈将被动地防止RE束形成，在托卡马克，紧凑，高场，高电流设备，能够实现聚变增益Q > 2的氘氚等离子体中的中断。
2021-10-20 physics.plasm-ph
Mechanism of runaway electron beam formation during plasma disruptions in tokamaks
提出了托卡马克等离子体破裂过程中逃逸电子束形成的一种新的物理机制。等离子体破裂是由非线性激发的低模数磁流体动力学（MHD）模式形成的强随机磁场引起的。证明了逃逸电子束是在位于$q=1$和最近的低阶有理磁表面[ $q=5/4$或$q=4/3$，\dots ]之间的完整磁表面内的中心等离子体区中形成的。结果表明，逃逸电子束流具有螺旋性质，主要成分为$m/n=1/1$。热淬火和电流淬火时间估计使用碰撞模型的电子扩散和双极粒子输运中的随机磁场，分别。讨论了逃逸电子流衰减的可能机制，即外漂移电子轨道和高能电子与$m/n=1/1$ MHD模的共振相互作用。
2015-04-27 physics.plasm-ph
The Impact of Collisionality on the Runaway Electron Avalanche during a Tokamak Disruption
本文研究托卡马克破裂中环形几何对逃逸电子雪崩效率的影响，发现临界碰撞性参数$ν_{*, crit}$可区分氘等离子体中的效率降低与高Z杂质等离子体中的无减弱效应。
2024-01-20 physics.plasm-ph
Eliminating Tokamak Disruptions with Feedback
本文通过分析DIII-D数据识别出电阻壁撕裂模导致破裂的两个判据，提出利用主动反馈和拉长率控制来稳定高β模式，并指出ITER可用RMP线圈预防破裂。
2025-09-10 physics.plasm-ph
Autoregressive Transformers for Disruption Prediction in Nuclear Fusion Plasmas
本研究提出使用掩码自回归Transformer模型预测核聚变托卡马克中的等离子体破裂现象，该方法比现有方法的ROC AUC平均提升5%，并揭示了托卡马克控制下等离子体记忆的持久性。
2023-12-29 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
Ultra Long Turbulent Eddies, Magnetic Topology, and the Triggering of Internal Transport Barriers in Tokamaks
托卡马克等离子体的局部非线性回旋动力学模拟表明，当磁场切变很小时，湍流涡旋可以沿磁场线延伸数百个极向圈。通过准确地模拟不同的场线拓扑结构（例如低阶，几乎合理的，或不合理的安全系数），我们表明，这种“超长”的涡流的并行自相互作用可以显着减少热传输。这揭示了新的策略，以提高约束，构成实验可检验的预测，并阐明了过去的观察内部传输障碍。
2022-08-12 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
Scenario adaptive disruption prediction study for next generation burning-plasma tokamaks
Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院等离子体科学与聚变中心）；Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院等离子体物理研究所）；General Atomics（通用原子公司）
下一代高性能（HP）托卡马克在大电流和大功率下有可能受到严重破坏。基于设备的低性能（LP）数据，实现设备HP运行的可靠中断预测是成功的关键。在这封信中，通过探索性的数据分析和专门的数值实验，对多个现有的托卡马克，我们演示了如何托卡马克的操作制度可以影响一个训练有素的中断预测的权力。首先，我们的研究结果表明，数据驱动的中断预测丰富的LP放电训练工作差的HP制度的相同托卡马克，这是一个结果的紧密相关的信号在这两个制度的中断的不同分布。其次，我们发现托卡马克之间的操作参数匹配大大提高了跨机器的准确性，这意味着我们的模型从底层的无量纲物理参数，如q_{95}，β_{p}的标度学习，并从数据驱动的角度证实了这些参数在破坏物理和跨机器域匹配中的重要性。最后，我们的研究结果表明，如何在没有HP数据从目标设备，HP政权的目标机器的最佳预测，可以通过结合LP数据从目标与HP数据从其他机器。这些结果提供了一个可能的中断预测器的发展战略，为下一代托卡马克，如ITER和托卡马克，并强调现有的机器上发展的重要性，未来的托卡马克基线方案放电收集更多相关的破坏性数据。
2021-09-18 cs.LG physics.plasm-ph
Investigation of Turbulent Transport in Non-Stabilized Plasma at the Edge of the GOLEM Tokamak
通过朗缪尔探针测量离子饱和电流波动，研究GOLEM托卡马克边缘非稳定等离子体的湍流输运，发现非高斯行为及相干结构，得出径向与极向尺寸相当的非拉长类blob结构主导该区域输运的结论。
2025-02-14 physics.plasm-ph
Reproducing anomalous transport coefficients from electro-static tokamak edge turbulent dynamics
Nuclear Department, ENEA（意大利国家核能局核能部）；Physics Department, “Sapienza” University of Rome（罗马大学物理系）
该研究通过局部模拟揭示了托卡马克边缘湍流中输运的扩散特性，发现输运系数受湍流能量谱影响，表明异常输运是等离子体非线性漂移动力学的固有现象。
2026-03-05 physics.plasm-ph
T3ST code: Turbulent Transport in Tokamaks via Stochastic Trajectories
本研究提出T3ST程序，采用与回旋动力学互补的统计方法，通过带湍流和库仑碰撞考量的测试粒子法及合成随机场表征，以拉格朗日相关量计算托卡马克湍流输运系数，速度远快于传统回旋动力学程序。
2025-03-24 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
Studies of Reynolds Stress and the Turbulent Generation of Edge Poloidal Flows on the HL-@A Tokamak
报道了在边缘极向流、湍流应力和动量输运物理方面的几个新结果。这些都是基于HL-2A托卡马克上的实验。从湍流雷诺应力的直接测量中推导出欧姆和L模式放电中的平均极向流与新经典预测的显着偏差。偏差随加热功率的增大而增大。湍流极向粘度的波动数据合成，并被发现是可比的湍流颗粒扩散。首次从综合中推导出内禀极向力矩。得到了颗粒通量和雷诺应力的PDF。两者都表现出肥尾和大的峰度，这表明雷诺应力所代表的动量输运过程是不能很好地描述准线性计算。
2018-10-08 physics.plasm-ph
Fluid and kinetic studies of tokamak disruptions using Bayesian optimization
该研究利用贝叶斯优化探索 ITER 多种物质注入破裂情景，并系统比较 DREAM 中流体与动力学模型对逃逸电子产生及缓解效果的预测差异。
2024-07-05 physics.plasm-ph
Post-Disruptive Runaway Electron Beam in COMPASS Tokamak
对于ITER相关的逃逸电子研究，如抑制，缓解，终止和/或控制逃逸束流，获得失控后的电子中断是重要的。在本文中，我们报告的第一个实现放电后分裂逃逸电子束，题为“逃逸平台”，在COMPASS托卡马克。失控平台是由大量的氩气注入产生的。几乎所有的中断与失控的电子平台发生在等离子体电流斜升阶段。在各种参数下比较了有平台和无平台的Ar注入放电。放电的Parametrisation表明，COMPASS中断满足失控高原发生的重要参数范围。这些参数包括电子密度、电场、击穿速度、有效安全系数、最大电流猝灭电场。除了这些典型的参数，等离子体电流值之前的大量气体注入令人惊讶地证明是重要的。
2015-03-10 physics.plasm-ph
Cross-tokamak Disruption Prediction based on Physics-Guided Feature Extraction and domain adaptation
Institute of Plasma Physics, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所）
本文提出物理引导特征提取（PGFE）与改进的有监督相关对齐（S-CORAL）领域自适应方法，仅用少量未来托卡马克放电数据即可实现跨装置破裂预测，并在J-TEXT与EAST模拟实验中验证了其有效性。
2023-11-01 cs.AI cs.LG physics.plasm-ph
An active feedback recovery technique from disruption events induced by m=2 n=1 tearing modes in ohmically heated tokamak plasmas
本文介绍了在RFX-mod装置上对m=2，n=1撕裂模进行磁反馈控制的实验结果。q（a）<2等离子体中m=2，n=1非共振电阻壁模（RWM）的反馈抑制是RFX-mod的一个公认结果，而q（a）>2平衡态中撕裂模的控制则是一个比较困难的问题。实际上，只有当共振面q=2接近等离子体边缘，即2<q（a）<2.5，且电子密度不超过Greenwald极限的一半时，才能通过反馈阻止振幅m=2，n=1的撕裂模引起的破裂。因此，撕裂模式和q（a）控制的组合技术已被开发，以恢复从最关键的条件下的放电：潜在的破坏性撕裂模式被转换为相对良性的RWM突然降低q（a）低于2。实验证明了100%的成功案例的概念。根据RFX-mod环形回路电压电源的能力，通过等离子体电流实现了q（a）的控制，并提出了一种通过作用于等离子体形状来控制q（a）的方法，该方法适用于中等尺寸的细长托卡马克装置。
2015-03-03 physics.plasm-ph
Effects of the parallel acceleration on heavy impurity transport in turbulent tokamak plasmas
发现并分析了湍流托卡马克等离子体中重杂质动力学的一个特定过程。我们发现，平行的随机加速度是强烈耦合到垂直运输，并产生一个径向收缩速度。相互作用产生的隐藏漂移，准相干的组成部分的运动，包括一对平均径向速度在相反的方向。平行加速度打破了这种对称性，并产生径向平均速度，可以是向内或向外的方向。在试验粒子模型的框架下，利用数值模拟方法分析了钨离子在三维湍流中的输运。结果表明，在现代托卡马克装置和ITER中，加速度诱导箍缩对W杂质的输运可能是重要的。
2020-08-25 physics.plasm-ph
Study on MHD activity in Tokamaks
撕裂模不稳定性和相关的磁岛可以导致托卡马克等离子体性能的退化，并最终导致中断。将先进托卡马克装置扩展到长脉冲运行的一个关键问题是避免这些MHD不稳定性。防止破坏和限制对能量约束的不利影响取决于避免形成磁岛，它也取决于成功地控制由内禀等离子体效应激发的生长模式，如在某些q理性表面上不利的自举电流梯度的新经典驱动。本文研究了模式耦合对旋转磁岛非线性演化的影响。
2004-10-06 physics.plasm-ph
Theory of Equivalent Tokamaks for Characterizing Turbulent Transport in Quasi-symmetric Stellarators
Zhejiang University（浙江大学）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Galaxy Energy LLC（银河能源有限责任公司）；Princeton University（普林斯顿大学）
本文提出准对称仿星器的等效托卡马克理论，用三个几何量表征其湍流输运，并通过回旋动理学模拟验证了定量一致性。
2026-10-09 physics.plasm-ph
Turbulent transport in tokamak plasmas with rotational shear
利用非线性回旋动力学方法研究了托卡马克等离子体中存在旋转剪切时的湍流输运。在足够大的流动剪切，线性不稳定性被抑制，但瞬态增长模式驱动亚临界湍流的振幅增加与流动剪切。这导致热通量的局部最小值，表明等离子体约束的最佳E X B剪切值。局部最大的动量通量也观察到，允许在E × B剪切分叉的可能性。热流密度对温度梯度的敏感依赖性在大的流动剪切值下得到缓解，在较低的流动剪切值下，临界温度梯度增大。湍流普朗特数被发现在很大程度上是独立的温度和流量梯度，与一个接近统一的值。
2010-07-20 physics.plasm-ph
Turbulent features near the X point of a DTT-like tokamak plasma
本文通过三维静电流体模拟研究类DTT托卡马克X点附近的湍流输运，分析了湍流谱特征、极向与环向结构联系、静寂区形成及边界条件激发带状流的关键作用。
2024-07-31 physics.plasm-ph
Long-wavelength limit of gyrokinetics in a turbulent tokamak and its intrinsic ambipolarity
最近，静电陀螺运动的哈密顿量和坐标变化已经计算到一般磁几何中的$ε^2$阶。这里$ε$是回旋运动膨胀参数，即宏观尺度长度上的回旋半径。从这些结果出发，将回旋动力学Fokker-Planck方程和准中性方程的长波极限用于托卡马克几何。利用本文导出的方程组，可以计算分布函数和极向电场的长波长分量，达到$ε^2$阶。这些高阶部分包含了新古典和湍流的贡献，并构成了一个必要的成分（另一个是由短波长的组件，直到二阶），最终将进入一个完整的模型在低流量的托卡马克中的径向传输的环形角动量。最后，我们提供了一个明确的和详细的证明，系统组成的二阶回旋福克-普朗克和准中性方程留下的长波径向电场的不确定性，即湍流托卡马克是固有的双极。
2014-07-23 physics.plasm-ph
Bayesian optimization of massive material injection for disruption mitigation in tokamaks
本文利用贝叶斯优化框架研究ITER中氘氖联合注入的破裂缓解，发现即使最优情景也会产生多兆安逃逸电流，但边缘沉积氖可显著降低逃逸电流和热损失，并高效映射参数空间以评估最优解鲁棒性。
2023-02-24 physics.plasm-ph
Turbulent momentum pinch of diamagnetic flows in a tokamak
托卡马克中的离子环向旋转由径向电场引起的$E\times B$流和径向压力梯度引起的反磁流组成。以往研究的科氏力引起的湍流环向角动量箍缩只适用于$E\times B$流。本文计算了径向压力梯度产生的转动动量箍缩，并与科里奥利箍缩作了比较。这一区别对于亚音速流或基座中的流是重要的，在基座中，两种类型的流在大小上相似，在方向上相反。在边缘中，由于相反的旋转而产生的不同的箍缩可以导致固有的动量传输，从而产生显著的旋转峰值。
2013-01-17 physics.plasm-ph
Turbulent transport regimes in the tokamak boundary and operational limits
双流体，三维，通量驱动，全球，电磁湍流模拟进行了使用GBS代码，以确定控制在托卡马克边界的湍流输运的主要参数，并划定边缘湍流的电磁相空间。确定了四种湍流输运机制：（i）在碰撞度和$β$的中间值处出现的充分发展的湍流的区域，其中湍流由电阻气球模式驱动，与托卡马克的L模式操作有关，（ii）在低碰撞度和大热源处的减少的湍流输运的区域，其中湍流由漂移波驱动，与高密度H模式区域有关，（iii）在高碰撞性下的极大湍流输运的区域，其与密度极限的交叉相关联，以及（iv）在高$β$下的理想气球极限以上的区域，具有影响整个受限区域的动力学的全局模式，其可以与$β$极限的交叉相关联。从减少到发达的湍流输运制度的过渡与H-模式的密度限制和分析的比例律可实现的最大边缘密度在H-模式。类似地，分析缩放律的交叉的L-模式密度和$β$限制提供和GBS模拟的结果进行比较。
2022-05-09 physics.plasm-ph
Simulations Campaign of the Turbulent Diffusion at Tokamaks Edges
为了优化现代聚变装置中的磁约束特性，对跨场输运的理解至关重要。在这项工作中，一个二维的，简化的模式被用来研究在该区域的刮除层的湍流动力学。我们展示了如何的数值模型，减少Braginskii方程的基础上，是能够描述的形成和随时间的演变的斑点结构。我们研究这些复杂的动力学通过使用经典的欧拉分析和拉格朗日方法，通过改变等离子体的环境条件。我们已经发现，磁剪切和等离子体的配置文件是至关重要的输运的属性。通过以下拉格朗日示踪剂，我们观察到扩散瞬态的径向运输，在lengthscales大于典型的斑点大小。这一工作对于理解托卡马克装置边缘的湍流输运是有意义的。
2022-09-06 physics.plasm-ph
Neural networks for turbulent transport prediction in a simplified model of tokamak plasmas
本研究探索神经网络在托卡马克等离子体简化模型湍流输运预测中的应用，基于测试粒子模拟数据库训练的五维输入神经网络，验证误差低于2%，速度快数个数量级，性能优于样条插值，为相关研究提供了有前景的方法。
2023-12-15 physics.plasm-ph
Turbulent transport of alpha particles in tokamak plasmas
本文研究了聚变产生的α粒子在托卡马克等离子体中的ExB扩散。我们确定一个现实的模型，具有离子温度梯度（ITG）或捕获的电子模式（TEM）驱动的湍流的特性的运输制度。它包括使用数值模拟的结果建模的电位波动的频谱，有效的抗磁速度和平行运动的电位的漂移。我们的半分析统计方法是基于去相关轨迹法（DTM），这是适应于gyrokinetic近似。我们得到了输运系数随湍流参数和α粒子能量的变化。根据我们的计算结果，α粒子的湍流输运只有在能量为100KeV时才能出现。我们确定相应的条件。
2016-03-28 physics.plasm-ph
Horizon-Aware Early Event Prediction for Tokamak Disruption Alarms
RIKEN AIP（理化学研究所人工智能研究中心）；Kyushu University IMI（九州大学数理学研究院）
针对托卡马克破裂报警，提出将早期事件预测目标引入生存模型，比较TLS与survTLS方法，发现直接预测视界内破裂概率的TLS在多数装置上表现最优。
2026-10-19 cs.LG physics.plasm-ph
Radio frequency induced and neoclassical asymmetries and their effects on turbulent impurity transport in a tokamak
杂质密度的极向不对称性可以由核心的射频加热和托卡马克等离子体边缘的新经典效应产生。在一个基座的案例研究中，使用全球新古典模拟，我们发现，有限的轨道宽度效应可以产生显着的极向变化的静电势，这在一个小的径向尺度上变化。陀螺动力学建模表明，这些极向不对称性可以足够强，以显着修改湍流杂质峰。在基座中，ExB在径向电场中的漂移对杂质极向运动的贡献大于平行流对杂质极向运动的贡献。在这种情况下，我们发现，上下不对称性也会影响杂质峰。
2013-11-20 physics.plasm-ph
Investigation of turbulent transport regimes in the tokamak edge by using two-fluid simulations
本文利用单零组态磁通驱动双流体模拟的结果，研究了托卡马克边缘湍流输运的过程。确定了三种湍流输运机制：（i）一个发展的输运区，其湍流由交换不稳定性驱动，与托卡马克操作的标准L模式具有许多共同特征，（ii）一个抑制的输运区，其特征在于较高的能量约束时间值，由Kelvin-Helmholtz不稳定性驱动的低振幅相对波动，强E x B剪切流，和一个传输障碍的形成，回忆的H-模式，和（iii）退化的约束制度，其特征在于一个灾难性的大的湍流驱动的湍流传输，这提醒了格林沃尔德密度极限的交叉。我们推导出的压力梯度长度的解析表达式在这三个制度。通过增加热源或降低碰撞性获得从发展的输运状态到抑制的输运状态的过渡，反之亦然，对于从发展的输运状态到退化的约束状态的过渡。的功率阈值的解析表达式，以访问抑制的传输制度，连接到H-模式访问的功率阈值，以及在进入退化的约束制度，相关的格林沃尔德密度之前可实现的最大密度，也来自。实验依赖性的H-模式访问的功率阈值密度，托卡马克大半径，和同位素质量的检索。密度极限的解析估计包含了对等离子体电流和托卡马克小半径的正确依赖。
2020-07-20 physics.plasm-ph
Tokamak disruption prediction using different machine learning techniques
在可持续发展的托卡马克反应堆的发展中，中断预测和缓解至关重要。机器学习已成为这一努力的关键工具。本文将对多种机器学习模型进行测试和比较。一个特别的重点是它们的可移植性。这描述了模型可以多么容易地与来自新设备的数据一起使用。本文采用的方法有支持向量机、二层支持向量机、随机森林、梯度提升树和长短期记忆。结果表明，支持向量机的性能在标准模型中略好，梯度提升树的性能最差，而每种模型的可移植变体的性能较低。随机森林获得了最高的可移植性能。结果还表明，中断可以检测到早在600毫秒之前的事件。计算成本的分析表明，所有模型运行在不到1毫秒，允许足够的时间中断缓解。
2020-05-11 eess.SP physics.plasm-ph
Calculation of the runaway electron current in tokamak disruptions
本文针对托卡马克破裂中的逃逸电子电流，推导并分析了基于约化动力学建模的密度、平均速度和平均动能矩的计算方案，涵盖热尾与雪崩机制，并通过ITER破裂模拟验证其物理有效性和计算效率。
2023-09-15 physics.plasm-ph
Disruption Modelling for Engineering and Physics Design of Tokamak Energy ST-E1 Fusion Power Plant
Tokamak Energy Ltd.（Tokamak Energy有限公司）；University of Tuscia（图斯卡大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文通过全面的扰动建模方法，支持斯特-埃1聚变发电厂的预概念设计，分析了不同设计配置对等离子体动态和电磁行为的影响，为优化未来聚变反应堆设计提供关键见解。
2025-12-18 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Latest results on quiescent and post-disruption runaway electron mitigation experiments at Frascati Tokamak Upgrade
对于0.5 MA和5.3 T的放电，给出了最后一次FTU活动对氘大（wrt FTU体积）弹丸RE抑制能力的结果，主要是由于诱导的突发MHD活动驱逐RE种子。明确的迹象雪崩倍增的RE后，单颗粒注入0.36 MA平顶放电与耗散效应的定量指标的临界电场的增加，由于扇形的不稳定性。大的扇形不稳定性的分析后中断RE光束，似乎是相关的低电场和背景密度下降，揭示了其强大的RE能量抑制能力，提出了一种新的策略，RE能量抑制控制大风扇不稳定性。我们演示了如何使用调制ECRH功率后中断光束可以引起这样的密度下降。
2021-05-25 physics.plasm-ph
Non-thermal electron cyclotron emission during runaway plateau in tokamak disruptions from a highly anisotropic dielectric tensor
Seoul National University（首尔大学）；Nuclear Research Institute for Future Technology and Policy, Seoul National University（首尔大学未来技术与政策核研究所）；POSTECH（浦项工科大学）
本文基于热等离子体色散张量推导非热电子回旋辐射系数和动能不稳定性驱动率，通过KIAT和SYNO代码验证，揭示了托卡马克失稳实验中非热电子回旋辐射的可能机制。
2026-07-31 physics.plasm-ph
Effects of magnetic drifts on ion transport in turbulent tokamak plasmas
在三维湍流模型中研究了当前托卡马克聚变实验条件下低能氘离子的随机平流。扩散系数的计算开始从测试粒子的轨迹的框架中的半分析统计模型称为解相关轨迹方法。我们表明，由速度场的空间相关性所决定的轨道捕获是导致反常扩散的主要原因，我们得到了对应于不同湍流模型参数值的输运机制和冻结湍流极限下的捕获条件。取决于模型的参数的值，湍流和磁漂移之间的相互作用导致增加（在极向方向上的运输增加到一个数量级）和减少的粒子运输。
2017-07-27 physics.plasm-ph
Real-time capable first principle based modelling of tokamak turbulent transport
建立了一个能实时计算的托卡马克堆芯湍流输运模型。该模型是由准线性陀螺动力学输运程序输出的正则化非线性回归构造的。用多层感知器神经网络进行回归。神经网络训练集的输运码输入由五个维度组成，并且仅限于绝热电子。神经网络模型成功地再现了原准线性模型预测的输运通量，同时在计算时间上获得了五个数量级。该模型在一个实时托卡马克模拟器中实现，并在10秒内模拟了300秒的ITER放电。这种基于回归的传输模型的原理证明预计未来训练集的输入空间维度和物理真实性将显着扩大。这旨在提供前所未有的计算速度，再加上基于第一原理的物理学，用于实时控制和集成建模应用。
2015-06-15 physics.plasm-ph
