SOL-KiT -- fully implicit code for kinetic simulation of parallel electron transport in the tokamak Scrape-Off Layer
在这里，我们提出了一个新的代码模拟电子动力学在托卡马克刮除层（SOL）。SOL-KiT（刮去层动力学传输）是一个完全隐式的一维代码，包含动力学（或流体）电子，流体（或静止）离子和扩散中性粒子。该代码的目的是在SOL的非本地物理的基本探索，并利用任意程度的勒让德多项式分解的电子分布函数，处理电子-离子和电子-原子碰撞。我们提出了一种新的方法，以确保粒子和能量守恒的非弹性和超弹性碰撞，以及第一个完整的处理的逻辑边界条件的勒让德多项式形式主义。据我们所知，SOL-KiT是第一个完全隐式的任意阶谐波动力学代码，提供了一个保守的和自洽的方法，其集成的流体电子模式的流体动力学比较。在本文中，我们给出了模型方程和它们的离散化，以及显示一些验证/基准测试模拟的结果。
2020-03-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Transport-driven toroidal rotation in the tokamak edge
传递离子漂移轨道与空间不均匀，但纯粹的扩散径向运输的相互作用被证明会导致自发的环形自旋实验相关的值在托卡马克边缘。物理上，主径向轨道移动导致轨道平均扩散系数依赖于平行速度，包括其符号，导致残余应力。由此产生的内在旋转尺度与离子温度超过极向磁场强度，类似于典型的实验定标。此外，内侧（外侧）X点预计将提高同（逆）流旋转。
2011-09-01 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
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
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
First experimental demonstration of plasma shape control in a tokamak through Model Predictive Control
本文提出一种基于模型预测控制器（MPC）的等离子体形状控制方案，通过耦合线性化等离子体响应模型与TCV磁控制系统的状态空间描述，实时求解二次规划问题以优化参考信号，并首次在真实托卡马克TCV上完成了实验验证。
2025-06-25 cs.SY eess.SY physics.plasm-ph
Momentum injection in tokamak plasmas and transitions to reduced transport
研究了动量注入对托卡马克等离子体温度梯度的影响。一个合理的方案过渡到减少运输制度提出。当有足够的动量输入，使得速度切变可以抑制或减少湍流时，就会发生转捩。然而，它有可能驱动太多的速度剪切，重新点燃湍流传输。确定了动量注入的最佳水平。在低磁剪切或零磁剪切的区域中，输运的减少最大化。
2011-03-18 physics.plasm-ph
Influence of the Radial Electric Field on the Shearless Transport Barriers in Tokamaks
在托卡马克中，通过修改等离子体电流分布产生的内部输运势垒减少了粒子输运并改善了等离子体约束。内部输运势垒的触发及其对等离子体轮廓的依赖性是一个关键的非线性动力学问题仍在研究中。我们认为发病的无剪切不变曲线等离子体内部创建内部传输障碍。本文用一个不可积的漂移动力学模型来描述漂移波驱动下的粒子输运，并研究托卡马克中的无剪切势垒起始。我们发现，对于目前观察到的等离子体轮廓的无剪切粒子传输势垒可以触发适当修改的电场配置文件和非共振模式的影响，在障碍发病。特别是，我们表明，一个破碎的障碍，可以通过增强非共振模式恢复。
2018-10-11 physics.plasm-ph
A predictive formula for the H-mode electron separatrix density: Bridging regression and physics-based models across C-Mod, AUG and JET tokamaks
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Consorzio RFX (CNR, ENEA, INFN, Università di Padova, Acciaierie Venete SpA)（RFX联盟（国家研究委员会、意大利国家新能源研究中心、意大利国家核物理研究所、帕多瓦大学、威尼斯钢铁公司））；MIT Plasma Science and Fusion Center（麻省理工学院等离子体科学与聚变中心）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；DTT S.c. a r.l.（DTT有限责任公司）；IRFM, CEA（法国原子能和替代能源署核聚变研究设施）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；UKAEA（英国原子能管理局）；VTT（芬兰技术研究中心）
本文提出一种结合回归模型和两点模型的预测公式，用于准确估计H模托卡马克分离面电子密度，适用于C-Mod、AUG、JET及后续设备。
2026-01-30 physics.plasm-ph
Lithium Droplet Transport in Tokamak Edge Plasmas
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文提出了一种锂滴输运与蒸发模型，通过直接模拟蒙特卡罗代码OpenEdge验证，展示了输运机制与蒸发过程，并揭示了不同初始条件对边缘等离子体性能的影响。
2026-04-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Microturbulence-mediated route for energetic ion transport and Alfvénic mode intermittency in tokamaks
我们报告的理论发现的新制度的阿尔文本征模（AE）诱导的快速离子输运在托卡马克等离子体中，微湍流起着调解人的作用的快速离子弛豫。库仑碰撞散射单独导致小的AE振幅，并没有重现实验中观察到的稳态制度。我们表明，在非线性制度的有效俯仰角散射由于微湍流可以导致稳态声发射振幅的演变。这表明了一种新的快速离子损失途径，这超出了“微湍流引起的高能离子输运在托卡马克中是不重要的”[D。C.佩斯等人，等离子体20（2013）056108]。因此，微湍流可以显着增加的幅度AE在预测模拟燃烧等离子体实验，如ITER。
2020-09-04 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
High frequency non-gyrokinetic turbulence at tokamak edge parameter
本文首次通过6D-Vlasov模拟托卡马克边缘参数下的高频离子伯恩斯坦波湍流，发现其输运与回旋动理学湍流相当，表明回旋动理学近似的限制主要源于计算成本而非物理本质。
2023-10-24 physics.comp-ph 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
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
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
Radial transport of toroidal angular momentum in tokamaks
确定托卡马克的内禀转动分布需要环向角动量的径向通量。其计算需要知道$ε= ρ/L$中的回旋运动分布函数和湍流静电势到二阶，其中$ρ$是离子拉莫尔半径，$L$是磁场的变化长度。本文提出了一套完整的计算托卡马克中环向角动量径向输运的方程。特别地，首次给出了分布函数和静电势的湍流分量的$O(ε^2)$方程，而没有假设在磁场强度上的极向磁场很小。
2015-04-29 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
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
Plasma rotation from momentum transport by neutrals in tokamaks
中性原子对托卡马克边缘的内禀转动和径向电场有很大的影响。在这里，我们提出了一个框架来研究这些影响时，中性占主导地位的动量输运。我们探索参数空间数值，使用高度灵活的模型几何形状和最先进的动力学求解器的状态。我们发现，控制环向旋转和电场的最重要的参数是中性粒子局域化的主半径和等离子体的碰撞性。这提供了通过例如改变X点的径向位置以改变中性峰的主半径来影响旋转和电场的手段。
2016-05-05 physics.plasm-ph
Critical roles of edge turbulent transport in the formation of high-field-side high-density front and density limit disruption in J-TEXT tokamak
本文通过朗缪尔探针和偏振干涉仪诊断，研究了J-TEXT托卡马克中边缘湍流输运对高场侧高密度前沿形成及密度极限破裂的关键作用。
2023-09-01 physics.plasm-ph
High-order implicit solver in conservative formulation for tokamak plasma transport equations
针对集成建模中托卡马克等离子体刚性输运方程计算昂贵的问题，提出四阶守恒空间离散、二阶隐式 Runge-Kutta 与欠松弛 Picard 迭代结合的高效求解格式。
2024-06-13 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Notes on a possible phenomenology of internal transport barriers in tokamak
我们提出了一个新的现象学的产生的内部传输障碍，根据Flierl-Petvishvili方程的精确周期解。我们研究这个解决方案的稳定性，并比较后期阶段的流动与合奏的旋涡。
2003-11-28 physics.ao-ph physics.plasm-ph
Intrinsic momentum transport in up-down asymmetric tokamaks
最近的工作表明，打破托卡马克通量表面的上下对称性消除了限制内禀动量输运的约束，从而使环向旋转变小。我们表明，通过MHD分析，椭圆率是最有效的在整个等离子体中引入上下不对称性。我们详细介绍了GS 2的扩展，本地$δf$ gyrokinetic代码，自洽计算动量输运，允许上下不对称配置。对具有倾斜椭圆极向截面的托卡马克装置进行了非线性动量输运的数值模拟。结果表明，环向速度梯度$(\partial u_{ζi} / \partial ρ) / v_{th i}$为温度梯度$(\partial T_{i} / \partial ρ) / T_{i}$的5%是可持续的，这与实验的大小是一致的。这里，$v_{th i}$是离子热速度，$u_{ζi}$是离子环向平均流，$ρ$是归一化到托卡马克短半径的短径向坐标，以及$T_{i}$是离子温度。由于其他内在的动量传输机制的规模较差，较大的机器，这些结果表明，上下不对称是最可行的方法来产生目前的实验测量的旋转水平在反应堆大小的设备。
2014-12-15 physics.plasm-ph
Intrinsic momentum transport driven by almost-rational surfaces in tokamak plasmas
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
研究发现当安全因子q接近有理数且磁剪切接近零时，局部回旋动理学模型的对称性被打破，导致湍流动量输运驱动等离子体自发旋转，该机制显著强于其他内禀旋转驱动，并产生内禀电流将q拉向有理值，可能有助于非感应电流驱动和内输运垒触发。
2026-05-28 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
Lagrangian features of turbulent transport in tokamak plasmas
本研究针对托卡马克等离子体中漂移型湍流驱动的离子湍流输运，通过T3ST模拟发现其拉格朗日特性具近似遍历性等特征，且初始分布的小约束对输运水平影响可忽略。
2025-09-04 nlin.CD physics.data-an physics.plasm-ph
Massively Parallel Computing of Turbulent Transport in Tokamaks
随着回旋动力学模型的出现、低噪声非线性$δf$方法的发展以及计算能力的巨大提高，大尺度回旋动力学模拟已成为提高对托卡马克中异常输运的理解的重要工具。模拟非线性行为需要求解五维分布函数的扰动。我们使用一个粒子在细胞的方法来解决方程通过非线性特征方法。该代码已被并行化的各种architecures（C90，CM-5，T3 D）使用1-D区域分解沿环形轴，每个单元格中的粒子数保持近似恒定。粒子的准均匀分布，最大限度地减少了负载不平衡，加上粒子跨单元的相对较小的移动，最大限度地减少了通信，使这个问题非常适合大规模并行架构。我们提出的程序的性能作为处理器的数量和问题大小的函数，这表明了近乎完美的可扩展性的代码。此外，我们还讨论了从代码中获得的科学结果，以及随着下一代超级计算机的出现，将可解决的问题类型。
1996-11-27 physics.comp-ph 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
Effect of the Shafranov shift and the gradient of $β$ on intrinsic momentum transport in up-down asymmetric tokamaks
具有上下非对称极向截面的托卡马克由于动量的湍流输运而自发旋转。在这项工作中，我们调查的Shafranov位移的影响，这种内在的旋转，主要是通过分析托卡马克倾斜的椭圆通量表面。通过将Grad-Shafranov方程在大纵横比极限下展开，计算了倾斜椭圆托卡马克中Shafranov位移的大小和方向。结果表明，虽然Shafranov位移变得上下不对称，并强烈依赖于磁通表面的倾斜角，它是不敏感的电流和压力分布的形状（当几何形状，总等离子体电流，平均压力梯度保持固定）。其次，用GS 2对这些MHD平衡进行了局部非线性陀螺动力学模拟，结果表明Shafranov位移可以显著增强动量输运。然而，为了保持一致，还包括了$β'$（即$β$的径向梯度）对磁平衡的影响，发现其显著降低动量传输。包括这两个竞争效应会扩大旋转轮廓，但使旋转的轴上值大致保持不变。因此，$β$轮廓的形状对上下非对称托卡马克的旋转轮廓具有显著影响。
2016-11-03 physics.plasm-ph
TORAX: A Fast and Differentiable Tokamak Transport Simulator in JAX
Google DeepMind（谷歌DeepMind）
介绍基于 JAX 框架的开源可微托卡马克输运模拟器 TORAX，它求解多种输运耦合方程，融合物理与机器学习模型，利用 JAX 特性实现快速运行及微分，经与 RAPTOR 代码验证，为托卡马克相关研究提供有力工具。
2026-07-10 physics.plasm-ph
Turbulent momentum transport due to the beating between different tokamak flux surface shaping effects
在托卡马克磁平衡中引入上下不对称性是未来大型装置中驱动快速内禀环向旋转的可行方法。在本文中，我们研究如何产生的内禀动量输运的上下不对称整形尺度与整形效应的模式数。利用陀螺运动倾斜对称性（Ball等人（2016）Plasma Phys. Control. Fusion 58 045023），我们研究了由不同高阶整形效应的跳动产生的包络效应。这表明，包络的存在可以改变的缩放的动量通量从指数小的限制大整形模式数的多项式小。这种动量传输的增强要求包络线是上下不对称的，并且具有小半径量级的空间尺度。
2016-11-23 physics.plasm-ph
Transport Bifurcation in a Rotating Tokamak Plasma
在磁剪切为零的实验极限下，数值研究了托卡马克中流动剪切对湍流输运的影响。结果发现，等离子体是线性稳定的所有非零的流动剪切值，但亚临界湍流可以维持在很宽的温度梯度范围内的非线性。流动剪切增加了湍流的非线性温度梯度阈值，但也增加了热通量对温度梯度变化的敏感性，除了在阈值附近的小范围内敏感性降低。在平衡梯度的分叉被发现：对于一个给定的输入的热量，它是可能的，通过改变所施加的扭矩，触发过渡到显着更高的温度和流量梯度。
2010-11-16 physics.plasm-ph
ExB drift particle transport in tokamaks
本文通过漂移波试验粒子模型研究托卡马克中电场和磁场剖面对ExB漂移粒子输运的影响，发现剪切剖面及非单调场产生的无剪切输运垒能显著降低输运系数。
2023-05-31 nlin.CD 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 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
A fast low-to-high mode bifurcation dynamics in a tokamak edge plasma gyrokinetic simulation
输运势垒的形成及其与流体和等离子体中剪切流的关系在各种自然和实验室观测中具有根本意义，并且在磁聚变装置中实现经济的能量生产中具有至关重要的意义。在这里，我们报告的第一个观察到的边缘输运势垒形成事件中进行了一个现实的托卡马克边缘几何形状的gyrokinetic模拟。结果表明，湍流Reynolds应力驱动的剪切ExB流与新经典轨道损失协同作用，抑制湍流输运，并在最后一个闭合磁通量表面内部形成输运势垒.
2017-05-08 physics.plasm-ph
Characteristics of Plasma Turbulence in the Mega Amp Spherical Tokamak
湍流是限制托卡马克性能提高的一个主要因素，因为它增强了粒子、动量和热量的输运，阻碍了托卡马克的首要目标。因此，理解并可能控制托卡马克中的湍流是至关重要的，更不用说我们对它的好奇心了。
2013-02-25 physics.plasm-ph
Effect of Nonlinear Energy Transport on Neoclassical Tearing Mode Stability in Tokamak Plasmas
本文研究了托卡马克等离子体中与新经典撕裂模有关的磁岛链分界线内反常垂直电子热输运的减少对该模整体稳定性的影响，这种减少是由于该区域电子温度分布的平坦化造成的。新古典撕裂模的出现取决于岛链附近平行和垂直电子热通量的发散比。通过增加输运减少的程度，随着发散比逐渐增加，模式的开始可以变得越来越突然。最后，当输运减少的程度超过某个临界值时，新古典撕裂模的开始变得不连续。换句话说，当发散比达到某个临界值时，新经典撕裂模解的分支会突然分叉。此外，一旦触发了这种分岔，发散比必须减小一个相当大的因子才能触发逆分岔。
2016-12-17 physics.plasm-ph
Experimental observations and modelling of intrinsic rotation reversals in tokamaks
本文综述了托卡马克装置中自发环向反转的研究进展，并探讨了解决这一难题的最新思路。本文综述了AUG、C-Mod、KSTAR、MAST和TCV托卡马克的实验观测结果，湍流动量输运被认为是引起反转的原因，湍流动量输运理论的回顾和对今后研究的建议。
2017-01-27 physics.plasm-ph
Flux surface shaping effects on tokamak edge turbulence and flows
磁通量表面的形状被发现对托卡马克边缘等离子体中的湍流和输运具有强烈的影响。一系列的轴对称平衡与不同的伸长率和三角形，偏滤器配置实施到一个计算陀螺流体湍流模型。确定了成形对湍流和流动的影响机制。运输主要是减少了局部磁剪切和增强纬向剪切流引起的伸长和X点成形。
2005-09-22 physics.plasm-ph
Turbulent Transport in Tokamak-plasmas: A Thermodynamic Approach
在以前的工作中，我们提供了显式形式的非线性偏微分方程，受到适当的边界条件，这必须满足的输运系数的系统Onsager的区域。由于所提出的偏微分方程是在不忽略平衡方程中存在的任何项的情况下获得的（即，的质量，动量和能量平衡方程），我们提出他们作为一个很好的候选人，也描述运输热力学系统在湍流制度。作为一种特殊情况，当热力学系统受到两个热力学力时，我们推导出输运系数的非线性偏微分方程。在这种情况下，得到的偏微分方程，在化学场论（TFT），类似于黎曼（或伪黎曼）几何中的刘维尔方程。我们的模型的有效性进行了测试，通过分析一个具体的例子，Onsager的关系显然不同意的经验：在托卡马克等离子体运输。更具体地说，我们计算了湍流FTU（弗拉斯卡蒂托卡马克升级）等离子体中的电子质量和能量损失。我们的理论预测和实验观察之间的协议。该方法允许预测玻姆系数和陀螺-玻姆系数的值。据我们所知，这是第一次，这样的系数已经分析评估。这一系列工作的目的是将我们的方法应用于将在意大利建造的偏滤器托卡马克试验设施（DTT）和ITER。
2022-10-19 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
Statistical analysis and modeling of intermittent transport events in the tokamak SOL
在托卡马克的刮除层中观察到的湍流的特征通常是具有突发性质的间歇性事件，这一特征引起了对设备物理边界上的热负荷预测的关注。因此，似乎有必要深入研究湍流物理场（如密度、静电势和温度）的统计特性，重点是概率分布函数尾部的数学表达式。这里所遵循的方法是从源自Braginskii型流体模拟的等离子体密度的时间轨迹生成统计信息，并根据第一原理理论模型对此进行检查。数值模拟分析表明，间歇过程的概率分布函数包含强指数尾，正如解析理论所预测的那样。
2014-12-17 physics.plasm-ph
Runaway electron interactions with whistler waves in tokamak plasmas: energy-dependent transport scaling
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
提出基于第一性原理的三维托卡马克平衡框架，通过耦合 AORSA 和 KORC 模拟 runaway electron 与 whistler wave 相互作用，揭示随初始能量变化的异常输运行为，为基于波的缓解策略奠定理论基础。
2026-09-22 physics.plasm-ph
Dynamical Alignment in Three Species Tokamak Edge Turbulence
本文对托卡马克边缘条件下的自洽三组分回旋流体湍流进行了三维计算。配置文件以及干扰的因变量如下，运行的动力系统的运输平衡。第三物种密度显示出显着的相关性与电子，无论初始条件和驱动机制。对于衰变系统，密度会朝着彼此演化。一个简单的二维漂移波模型的同伴测试表明，即使第三种是一个被动平流测试场，这种情况仍然存在。电子和痕量物质输运特性的相似性并不意味着电子本身具有测试粒子输运特性。
2005-02-07 physics.plasm-ph
Structure of Micro-instabilities in Tokamak Plasmas: Stiff Transport or Plasma Eruptions?
本文给出了描述托卡马克等离子体微不稳定性的二维本征模方程的解，证明了模式结构和稳定性对等离子体剖面的敏感性。在参数空间的狭窄区域内，在特定的等离子体轮廓下，发现了托卡马克外侧气球的最大不稳定模式。这对应于气球模式的传统图片。然而，对于大多数配置文件，这种模式不能存在，而是一个更稳定的模式被发现，气球更接近等离子体的顶部或底部。良好的定量协议与1D气球分析被发现提供的约束与高阶轮廓的影响，往往被忽视，被考虑在内。从这个一般模式到更不稳定的气球模式的突然过渡可能发生临界流剪切，提供了一个候选模型，为什么一些实验观察到小等离子体爆发（边缘局部模式，或ELMs），而不是大的I型ELMs。
2014-09-04 physics.plasm-ph
Shaping the edge radial electric field to create shearless transport barriers in tokamaks
本文通过ExB漂移模型研究托卡马克边缘径向电场分布对创建无剪切输运垒的影响，发现增加势阱深度或势丘高度可增强STB抗涨落能力，从而实现改善的约束模式。
2023-06-02 physics.plasm-ph
Observer-Based Model Predictive Control for Isoflux Regulation in the EXL-50U Spherical Tokamak
Institute of Robotics and Automatic Information System, Nankai University（南开大学机器人与自动化信息研究所）；Beijing ENN Fusion Energy Science and Technology Co., Ltd.（北京新奥聚变能源科技有限公司）
针对EXL-50U球形托卡马克，提出基于观测器的约束模型预测控制，通过模型降维和高效计算实现电流与等磁通联合调节，误差低于PID和LQR，计算时间小于1毫秒。
2026-09-29 physics.plasm-ph
Toroidal momentum transport in a tokamak caused by symmetry breaking parallel derivatives
本文用陀螺动力学模型研究了托卡马克中一种新的环向动量输运机制。首先，一个分析模型是通过使用气球变换。产生动量传输的条款，然后连接到极向衍生物的气球信封，这是一个订单较小的归一化拉莫尔半径相比，程函的衍生物。因此，该机构不会在径向方向上引入不均匀性，与轮廓剪切的效果相反。线性离子温度梯度模式与绝热电子的数值模拟，保留有限的rho* 的ExB速度的影响，漂移，和陀螺平均，提出。动量通量在归一化拉莫尔半径（ρ*）内是线性的，但仍然产生了相当大的逆流旋转。总动量通量的尺度与所考虑的磁表面的纵横比的线性，并增加与增加磁剪切，安全系数，密度和温度梯度。
2013-02-26 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
Neoclassical transport in strong gradient regions of large aspect ratio tokamaks
本文针对大环径比托卡马克强梯度区提出新经典输运模型，放宽以往对温度梯度和平行流梯度的限制，利用守恒量变量简化漂移动理学方程，证明输运由俘获粒子主导，并给出能量通量上下界。
2023-04-19 physics.plasm-ph
Turbulent Transport-Limited Pedestals in Tokamaks
本文提出输运阈值模型，分析托卡马克边缘台基在ETG等湍流作用下的宽度—高度标度，并结合MAST-U、NSTX和DIII-D实验解释无ELM运行条件。
2025-05-14 physics.plasm-ph
Anomalous convective transport of the tokamak edge plasma, caused by the inhomogeneous ion cyclotron parametric turbulence
本文研究了极向剪切下基座等离子体中空间非均匀静电离子回旋参数微湍流驱动的对流中尺度流动的动力学和流体力学理论。发展的动力学理论预测剪切极向对流的产生，和径向压缩流与径向流速梯度。发达的流体动力学理论的对流揭示了径向压缩对流的密度梯度随时间呈指数增长的陡峭的基座密度分布的形成中的主导因素。这种梯度密度的增长受到基座等离子体向刮除层的径向振荡离子流出的限制。
2022-06-07 physics.plasm-ph
