Role of edge poloidal density asymmetry in tokamak confinement
由边缘极向密度不对称性驱动的质量流和径向电场可以作为托卡马克中边缘和全局约束的高效控制机制。基本的物理学可以完全在一个简单的磁流体动力学平衡模型中得到证明，而不需要诉诸复杂的、通常依赖于碰撞的新古典物理学论点。作为一个例子，强烈的依赖性的低到高（LH）的过渡功率阈值的磁拓扑结构，实验观察仍然知之甚少，可以很容易地解释在这个框架内。类似的论点表明，中板上方的ITER燃料加注口可能会导致更高的输入功率要求。
2018-02-17 physics.plasm-ph
Axisymmetric Plasma Equilibria with Toroidal and Poloidal Velocity Fields: Tokamak Relevant Configurations
我们分析了一个轴对称平衡的等离子体赋予环向和极向的速度场，其目的是表征的整体运动的形态上的磁约束的影响。我们构造我们的配置假设的极向速度场是对齐的极向磁场线，此外，我们要求等离子体质量密度依赖于磁通量函数（或等效地，等离子体流体是不可压缩的）。然后，我们推导出一种梯度Shafranov方程，这样的平衡，并将其实施到托卡马克相关的情况下，特别是参考TCV的配置文件。本研究的主要结果涉及的出现，在配置相关的双零配置文件，一个封闭的表面的零压力incorporating两个X点的磁配置。这种情况表明，可能存在一个新的制度的等离子体平衡，相应的改善等离子体约束附近的X点和随之而来的减少功率转移到托卡马克偏滤器。
2021-07-30 physics.plasm-ph
Non-linear neoclassical model for poloidal asymmetries in tokamak pedestals: diamagnetic and radial effects included
在过去的十年里，在世界各地的几个托卡马克中测量到了比最全面的新古典模型预测的更强的杂质密度的极向不对称性，这使得人们对H模式托卡马克中剪切径向电场减少湍流产生了疑问。然而，这些开创性的理论忽略了杂质的抗磁漂移，或未能保持其自洽性;而最近的测量表明，它可以与ExB漂移具有相同的量级。我们已经开发了第一个自洽的理论模型保留杂质抗磁流和二维功能，它意味着由于其相关的不可忽略的径向流发散。它成功地解释了碰撞的实验杂质密度，温度和径向电场进出的不对称性，从而使它们与H-模式基座湍流减少一致。
2020-06-22 physics.plasm-ph
A multi-purpose reciprocating probe drive system for studying the effect of gas-puffs on edge plasma dynamics in the ADITYA-U tokamak
本文研制了带可互换 Langmuir 与磁探针头的高速往复驱动系统 HRDS，用于测量 ADITYA-U 托卡马克 LCFS 内侧气体喷注对边缘等离子体参数及磁涨落的影响。
2025-01-08 physics.plasm-ph
Impurity flows and plateau-regime poloidal density variation in a tokamak pedestal
在托卡马克装置的基座中，密度和温度的径向梯度会引起杂质密度的极向变化。与此同时，相对于传统的新古典结果，杂质物质的流动被修改。在本文中，这些变化的碰撞杂质物种的密度和流量的情况下，当主离子是在平台制度计算。在这种情况下，发现杂质密度可以在内侧或外侧更高。这一发现不同于早期的香蕉或普菲尔施-施吕特区主离子的结果，在这种情况下，在没有旋转的情况下，杂质密度总是在内侧较高。最后，对主离子碰撞的其他区域，给出了杂质流的修正。
2011-04-04 physics.plasm-ph
Bayesian optimisation of poloidal field coil positions in tokamaks
针对托卡马克极向场线圈位置需平衡多目标约束的设计难题，提出采用多目标贝叶斯优化探索设计空间，该框架易用、性能更优且计算资源需求更低，为聚变设计问题提供了有前景的优化方法。
2025-07-29 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
Delineating the magnetic field line escape pattern and stickiness in a poloidally diverted tokamak
我们分析了一个哈密顿模型与五个线环，划定的托卡马克ITER的磁表面，包括类似的安全系数配置文件和X点相关的极向偏滤器的存在。非轴对称磁扰动由外部线圈增加，类似于安装在托卡马克DIII-D和将安装在ITER的校正线圈。为了显示磁场扰动对场线逃逸的影响，我们对场线微分方程进行了数值积分，得到了偏滤器板上的足迹和沉积图案。此外，我们表明，同宿纠缠描述的偏滤器板中的沉积模式，与在复杂的模拟代码中观察到的结果一致。此外，我们表明，虽然混乱的线逃脱偏滤器板，其中一些被困，许多环形圈，在复杂的结构周围的磁岛，嵌入在混乱的区域，引起所谓的粘性效应特性的混沌哈密顿系统。最后，我们引入了一个随机碰撞项的场线映射，调查由于粒子碰撞粘性的变化。在这个模型中，我们得出结论，即使减少碰撞，粘性仍然影响场线运输。
2013-11-04 physics.plasm-ph
X point effects on the ideal MHD modes in tokamaks in the description of dual-poloidal-region safety factor
本研究构建双极向区安全因子通量坐标系，分析X点对托卡马克理想MHD模的影响，发现X点对常规边缘模有稳定作用，还揭示了X点附近轴对称模的存在及对RMP抑制边缘局域模的改进方向。
2024-10-31 physics.plasm-ph
On non existence of tokamak equilibria with purely poloidal flow
本文证明了在磁流体力学（MHD）或霍尔模型框架下，不考虑可压缩性，纯极向质量流的托卡马克定态是不存在的。在压力各向异性和不可压缩流动的单流体等离子体模型中，不存在性仍然存在。
2007-01-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Scaling of up-down asymmetric turbulent momentum flux with poloidal shaping mode number in tokamaks
打破托卡马克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。利用回旋运动理论，研究了不同的上下非对称通量面形状对湍流动量输运的影响。这是通过微扰展开的大通量表面整形模式数的陀螺方程。研究发现，缺乏镜像对称性的整形所产生的动量通量（这必然是上下不对称的）与整形模数呈幂律比例关系。然而，镜像对称通量面整形（即使它是上下不对称的）产生的动量通量随大整形模式数呈指数衰减。这些缩放是一致的非线性本地gyrokinetic模拟，并表明，低模式数成形效果（如伸长，三角形）是最佳的创建旋转。此外，它表明，打破镜像对称的通量表面可能会产生显着更多的环向旋转。
2016-04-14 physics.plasm-ph
A One-Dimensional Tearing Mode Equation for Pedestal Stability Studies in Tokamaks
从Connor等人（1988）[1]中的表达式出发，我们推导出一个一维撕裂方程，该方程类似于Hegna和Callen（1984）[2]和Nishimura等人（1998）[3]得到的近似方程，但适用于更实际的环形平衡。我们的目的是使用这种近似来探索陡峭的配置文件，自举电流和强大的成型在分界线附近的作用，撕裂模式的稳定性，这是共振的H-模式基座区域的有限纵横比，形状的横截面托卡马克，例如JET。我们讨论了撕裂模的一维模型，它假设扰动极向通量为单极向谐波，与Fitzpatrick等人（1993）[4]的包括极向耦合的模型相比。
2018-06-20 physics.plasm-ph
Rotation of Tokamak-Plasmas out of Mechanical Equilibria, in Absence of External Torques
利用Prigogine建立的热力学定理，研究了托卡马克等离子体的旋转，而不是在机械平衡。这个定理，适用于环形约束等离子体，表明全球重心旋转的等离子体，在环向和极向方向，是纯粹的可逆过程。在粘性可以忽略不计的情况下，通过假设内力平衡方程的有效性，我们证明了等离子体，即使不处于力学平衡，也可以作为一个刚体在环向自由旋转，其角频率为，其角频率可能高于新古典估计。此外，它的环向旋转可能导致等离子体在极向方向上以比新经典理论所发现的表达式更快的速度全局旋转。当环向和极向角频率达到使耗散最小的值时，获得最终的配置。
2012-11-13 physics.plasm-ph
The toroidal flux and separatrix effects in tokamaks
Columbia University（哥伦比亚大学）
本文强调环向磁通在托卡马克中的重要性，通过解析模型展示分界面对平衡的影响，并建议使用环向磁通作为径向坐标以简化参数识别。
2026-07-31 physics.plasm-ph
On the electrostatic field of a tokamak in the limit of large aspect ratio and concentric circular flux surfaces
从托卡马克极向静电场的一般表达式出发，在大纵横比和同心圆通量面的限制下，可以确定相应的电势。这个潜在的满足泊松方程，减少到拉普拉斯方程时，介质具有消失的电荷密度，在轴向几何形状，但不是环形几何。一个简单的变换采取的潜在的托卡马克坐标的正确的谐波形式，并计算得到的静电场。从径向场可以估计边界上的支持电荷密度，从极向场可以确定电子温度的径向依赖性的预测，这与经常在托卡马克中看到的轮廓的粗略估计相比并不好。
2011-01-08 physics.plasm-ph
Intrinsic rotation in tokamaks: theory
导出了极向磁场$B_p$相对于总磁场$B$较小时托卡马克内禀转动的自洽方程。该模型给出了由于湍流、碰撞输运和能量注入引起的动量重分布。内禀旋转是由动量重分布与湍流扩散和对流之间的平衡决定的。两种不同的湍流制度被认为是：湍流的离子回旋半径，$ρ_i$的顺序的特征垂直长度，和湍流的极向回旋半径，$(B/B_p) ρ_i$的顺序的特征长度。回旋半径尺度湍流驱动的内旋主要是由于新经典修正和有限轨道宽度对湍流动量输运的影响，而极向回旋半径尺度湍流驱动的内旋则是由于湍流特征在径向和极向方向的缓慢变化以及湍流粒子的加速度与新经典效应和有限轨道宽度效应同等重要。结果表明，磁漂移是湍流特性缓慢变化和湍流粒子加速所驱动的内禀旋转所不可缺少的。的方程被写在一个磁通管代码的实施形式，有利于和湍流的径向变化的影响包括在一个新的方式，不需要一个全球gyrokinetic形式主义。
2015-03-06 physics.plasm-ph
Formation of convective cells in the scrape-off layer of the CASTOR tokamak
理解托卡马克中的刮削层（SOL）物理需要具有足够的时间和空间分辨率的诊断。本文介绍了在CASTOR托卡马克（R=40 cm，a = 6 cm）的SOL中，用124个朗缪尔探针环环绕整个极向截面进行的实验结果。单独的探头测量的浮动电位的离子饱和电流的空间分辨率高达3毫米。实验是在一个特定的磁性配置，其特征在于由一个长的并联连接长度在SOL，L_par ~ q2 piR。我们报告的测量放电，其中的边缘电场被修改通过插入一个偏置的电极到边缘等离子体。特别地，如果偏置电极位于SOL内部，则观察到复杂的图像。浮动电位的极向分布在偏置时似乎是强烈不均匀的。在特定的极向角处观察到电势峰值。这被解释为一个偏置的磁通管的形成，它从电极发出沿着磁场线和蛇绕环q倍。在SOL中产生的电场是2维的，具有径向以及极向分量。结果表明，极向电场E_pol使边缘等离子体径向对流，这是由于E_pol x B_T随其符号向内或向外漂移所致。对流粒子通量比波动引起的通量大两个数量级，因此占主导地位。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Calculation of large-aspect-ratio tokamak and toroidally-averaged stellarator equilibria of high-beta reduced magnetohydrodynamics via simulated annealing
本文采用模拟退火松弛法计算了环形几何中的高β约化磁流体动力学（MHD）平衡。SA方法，基于人工动力学从MHD哈密顿结构，用于计算大纵横比和圆形截面托卡马克以及环形平均仿星器的平衡。托卡马克平衡，包括不可压缩的极向旋转和Shafranov移位被认为是增加近二次方的旋转速度。非旋转和poloidally旋转平衡之间的映射过程中示出的平衡移动旋转的二次依赖性解释。计算仿星器平衡被认为是同意合理与以前的结果。数值结果表明，第一次成功地应用SA方法获得环形平衡。
2018-05-01 physics.plasm-ph
Radial penetration of flux surface shaping in tokamaks
本文用解析计算的方法研究了托卡马克中边缘磁通面形状和环向电流分布对磁通面成形穿透力的影响。结果表明，成形的穿透力取决于表面极向磁场的极向变化。这一事实被用来研究不同的通量表面形状如何从边缘穿透。然后，提出了一种技术，以分离的Grad-Shafranov方程中的磁压力和张力的影响，并用于计算近恒流剖面的强伸长的径向剖面。最后，它示出，更多的空心环形电流分布是显着更好地从边缘到核心输送成形。
2015-01-19 physics.plasm-ph
Gyrotropy-Induced Symmetry Breaking of Erosion Hot Spots on Antenna Limiters during High-Power Tokamak RF Operation: Mechanisms and Mitigation Strategies
本文揭示了高功率托卡马克ICRF天线限制器热点不对称性源于波物理的回旋各向异性，提出通过控制极向相位或修改限制器形状可使其总侵蚀量较现有设计减少约2倍。
2025-09-16 physics.plasm-ph
The role of convective structures in the poloidal and toroidal rotation in tokamak
托卡马克等离子体极向旋转和环向旋转之间的联系对于高约束区，特别是反应堆区是很重要的。由于涡度的斜压产生，在极向剖面上突然出现闭合对流结构，将维持极向速度的快速增加，并对环向旋转产生显著影响。然而，这仅限于起始转变的短时间。然而，在真实的等离子体中，对流胞的随机产生和抑制，这些瞬态事件的序列可以证明能够维持对环形旋转的影响。我们制定了一个简化的模型，其中包括一个层流剪切，定期，流动位于边界的漂移波湍流区域。在这个紊流区随机产生的旋涡结构自发地向气流平流输送，并在那里被吸收，用它们的旋涡含量维持剪切流。我们研究这种动态波数$\mathbf{k}$空间，使用合理的近似。我们导出了一个方程组（这是一类Davey-Stewartson系统），发现确实，涡平流和吸收到层可以保持其规则，极向，流动。
2013-06-19 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Changes to neoclassical flow and bootstrap current in a tokamak pedestal
在托卡马克基座中，径向尺度长度可以与离子轨道宽度相比较，从而使传统的新古典计算的流量和自举电流失效。在这项工作中，我们说明了一个非本地的方法，允许强大的径向密度变化，同时保持小偏离麦克斯韦分布。非局部效应改变了流量和电流的大小和极向变化。该方法是实现在一个新的全球性的delta-f连续代码使用完全线性化的福克-普朗克碰撞算子。只要极向磁场与总磁场相比很小，就允许任意的碰撞性和纵横比。强径向电场，足以静电约束的离子，也包括在内。这些影响可能是重要的，以考虑在任何实验基座流量测量和理论之间的比较。
2012-06-26 physics.plasm-ph
Fast equilibrium reconstruction by deep learning on EAST tokamak
本研究利用深度神经网络基于磁测量快速重建EAST托卡马克平衡，通过自动超参数优化提升泛化，并与EFIT对比验证了高精度和实时性。
2023-05-20 physics.plasm-ph
Comment on Nuclear Fusion 66, 016012 (2026) and arXiv:2508.03561 by Richard Fitzpatrick, A Simple Model of Current Ramp-Up and Ramp-Down in Tokamaks
Columbia University（哥伦比亚大学）
本文批评Fitzpatrick在核聚变论文中的基本物理错误，指出其对托卡马克极向磁通量演化理论的误解，并强调arXiv文章中已明确表达的观点。
2026-08-25 physics.plasm-ph
2DESR: a two-dimensional Fourier-space gyrokinetic eigenvalue code for the ion-temperature-gradient modes in tokamaks
Department of Engineering and Applied Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学工程与应用物理系）
2DESR是一种用于托卡马克中离子温差梯度模的二维gyrokinetic 特征值求解器，通过极向傅里叶空间求解，并在绝热电子测试中与GENE和NLT代码对比验证。
2026-02-07 physics.plasm-ph
A novel flexible field-aligned coordinate system for tokamak edge plasma simulation
托卡马克等离子体被一个磁场限制，该磁场限制了垂直于磁场的粒子和热传输。平行于场，电离粒子可以自由移动，因此为了获得限制，场线是“闭合的”（即，形成恒定极向通量的闭合表面）。然而，朝向边缘，场线开始与物理表面相交，导致中性粒子和电离粒子之间的相互作用，以及材料表面的潜在熔化。模拟这种相互作用对于预测未来托卡马克装置（如ITER）的性能和寿命非常重要。由于托卡马克等离子体系统的几何结构和磁拓扑结构，场向坐标常用于托卡马克等离子体的模拟。然而，由于正交性要求，这些坐标在它们允许的极向平面中的几何形状中受到限制。本文提出了一种新颖的3D坐标系，其放松了该约束，使得任何任意的、平滑变化的几何形状可以在极向平面中匹配，同时保持场对准坐标。该系统在BOUT++中实现，并使用制造解决方案的方法进行准确性测试。使用流体等离子体模型模拟了MAST边缘横截面，结果显示了密度、温度和速度的预期行为。最后，模拟一个孤立的偏滤器腿进行和没有中性粒子，以证明偏滤器板附近的离子中性相互作用和相应的等离子体温度的有益降低。
2016-04-20 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
Linear gyrokinetic particle-in-cell simulations of Alfven instabilities in tokamaks
本文用粒子胞内回旋动力学程序NEMORB研究了托卡马克装置中阿尔芬模的线性动力学。给出了模型方程，导出了局部剪切Alfven波的色散关系，恢复了不可压缩理想MHD极限下的连续谱。的验证和基准分析进行连续模式在一个圆柱体和超环面诱导阿尔芬本征模。在反向剪切平衡模式也进行了研究，并在极向平面上的平衡参数的空间结构的依赖关系进行了说明。特别是，在极向角的相移被发现是存在的模式，其频率接触的连续，而径向对称被发现是在连续间隙中的模式的特性。
2015-12-30 physics.plasm-ph
Two-fluid tokamak equilibria with reversed magnetic shear and sheared flow
在双流体模型框架下，研究了反向磁剪切和剪切流作用下托卡马克平衡态的变化规律，这可能对内输运势垒的形成起作用。该研究是基于精确的自洽的解决方案，在圆柱形的几何形状，通过它的影响的磁剪切，s，和“环形”（轴向）和“极向”（方位角）离子速度分量上的径向电场，它的剪切和剪切的ExB速度检查。对于广泛的参数制度的实验关注的事实证明，贡献的环向和极向速度和压力梯度项的电场，其剪切和ExB速度剪切是相同的数量级。s通过压力梯度项对ExB速度切变的影响比通过速度项的影响大。结果表明，与MHD一样，磁场剪切和剪切的环向和极向速度在产生电场中起协同作用，因此ExB速度剪切剖面与ITB放电中观察到的一致，但由于压力梯度项的存在，s对电场、电场剪切和ExB速度剪切的影响比MHD中的强。
2005-05-14 physics.plasm-ph
Development of a New Gas Puff Imaging Diagnostic on the HL-2A Tokamak
在HL-2A装置上发展了一种新的喷气成像（GPI）诊断装置，用于研究极向平面和径向平面上的二维等离子体边缘湍流。在放电过程中，中性氦气或氘气通过矩形多毛细管喷嘴在等离子体边缘喷出，在观察平面上产生气体云。然后用一个特别设计的望远镜和一个高速照相机来观察和拍摄中性气体云的发射。二维极向和径向坐标系中的亮度和对比度揭示了湍流的结构和运动。在最近的活动中，诊断被投入到第一次实验中，并成功地捕获了刮除层（SOL）中不同形状和大小的斑点结构。
2018-01-30 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
Local up-down asymmetrically shaped equilibrium model for tokamak plasmas
本文提出了一个局部磁平衡模型，该模型具有有限的纵横比和上下不对称的截面形状，取决于八个自由参数。与其他局部平衡，提供简单的磁表面参数化的成本复杂的极线场磁通量的描述，所提出的模型是故意建立提供易于分析的磁场分量。因此，它特别适合于分析评估各种托卡马克等离子体现象的平衡成形效应。
2018-06-22 physics.plasm-ph
On Vlasov approach to tokamaks near magnetic axis
先前在宏观理论中不存在具有纯极向流的托卡马克平衡的证明[Throumoulopoulos，Weitzner，Tasso，Physics of Plasmas第13卷，122501（2006）]激发了对环形和“直”托卡马克等离子体在磁轴附近的微观分析。尽管这里找到了弗拉索夫方程的新的精确解，宏观流动的结构仍然难以捉摸。
2007-01-23 physics.plasm-ph
Electromagnetic System Conceptual Design for a Negative Triangularity Tokamak
本文提出了一种紧凑型负三角形比托卡马克的电磁系统预概念设计，利用TokaMaker代码和8个极向场线圈实现广泛的等离子体几何形状，并通过被动稳定板显著降低垂直不稳定性，验证了现有铜磁体技术支持专用NT实验的可行性。
2025-01-28 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
Excitation of Large-ktheta Ion-Berstein Waves in Tokamaks
模式转换的离子伯恩斯坦波在托卡马克中激发，表现出一定的非常有趣的行为，包括实现非常小的极向相速度，极向方向的反转，和上下不对称的传播和阻尼。由于这些效应，这种波有望将{ $α$ -粒子}能量引导到离子，这将使托卡马克聚变反应堆比目前设想的更具吸引力。
1995-02-28 physics.plasm-ph 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
A four-field gyrofluid model with neoclassical effects for the study of the rotation velocity of magnetic islands in tokamaks
从陀螺流体方程组出发，导出了包含新经典流动阻尼效应和最低阶有限拉莫尔半径修正的四场方程组。极向流阻尼的FLR修正通过求解简化的陀螺运动方程来计算。该方程组被应用到托卡马克中的一个链的自由旋转的磁岛的研究，从电阻撕裂模式的非线性演化产生的，以确定岛屿的旋转速度一致的场的径向轮廓接近谐振表面。岛的旋转速度是通过施加扭矩平衡条件来确定的。由此推导出的方程适用于两个不同的碰撞制度，即弱阻尼制度和中间阻尼制度的研究。方程减少，在弱阻尼制度，在以前的作品中已经获得的形式，而一个额外的条款，包含最低阶FLR修正极向流阻尼，出现在中间阻尼制度。的数值积分的最终系统的方程允许确定依赖的等离子体碰撞和岛屿的宽度相比，离子拉莫尔半径的岛屿旋转速度。
2017-10-10 physics.plasm-ph
Reconstruction of Poloidal Magnetic Fluxes on EAST based on Neural Networks with Measured Signals
针对托卡马克平衡重建依赖传统迭代方法且耗时的问题，本文提出用全连接神经网络替代GS方程，基于EAST数据监督学习重建极向磁通，预测X点与闭合磁面相似度达98%，q剖面相关性92%，验证了高效实用潜力。
2024-03-15 physics.plasm-ph
New insights on divertor parallel flows, ExB drifts, and fluctuations from in situ, two-dimensional probe measurement in the Tokamak à Configuration Variable
在现场，二维（2D）朗缪尔探针测量的TCV偏滤器的大部分报告在L-模式放电和不偏滤器挡板。这提供了对不同偏滤器区域中的时间平均剖面、粒子通量和波动行为的详细了解。的挡板的存在下示出的偏滤器中性压力为一个给定的上游密度，以促进访问分离，效果增加等离子体电流。详细的，2D探针测量允许偏滤器粒子平衡，包括来自平行流和ExB漂移的离子通量贡献。后者的极向通量贡献通常与前者相当或甚至更大，使得偏滤器平行流动方向在某些条件下反转，指向远离目标。在大多数情况下，在外部目标的积分粒子通量可以主要归因于电离沿外偏滤器腿，符合闭箱近似偏滤器。例外的是一个强烈分离偏滤器，实现这里只有挡板，其中的总极向离子通量甚至减少对外部目标，指示显着的等离子体复合。沿偏滤器外腿的相对密度波动测量的最引人注目的观察是从附着条件下的极线均匀波动水平过渡到接近分离时在X点附近强烈达到峰值的波动。
2022-05-18 physics.plasm-ph
Role of poloidal-pressure-asymmetry-driven flows in L-H transition and impurity transport during MGI shutdowns
托卡马克中的极向不对称性通常在各种输运过程的背景下进行研究，通常引用新经典物理学。基于磁流体动力学（MHD）的一种更简单的方法，专注于不对称的影响，而不是原因，产生有用的见解剪切流和径向电场的产生。要认识到的关键点是，MHD平衡，其中等离子体压力是不是一个通量函数，可以维持只有从质量流的贡献。不对称产生的力和环形几何形状之间的耦合导致强烈的上下不对称效应，其中流动表现出对相对于中平面的不对称位置的强烈依赖性。这种位置依赖性可以作为一种有效的控制机制的边缘，从而在托卡马克的整体约束。它还可以解释一些不太清楚的观察结果。例如，低到高（L-H）的限制跃迁功率阈值$P_{LH}$的磁性拓扑结构的强烈依赖性可以在这个框架内定性解释。类似地，大量气体注入（MGI）后极向流方向的上下中平面依赖性自然从该讨论中得出。类似的论点表明，ITER燃料端口以上的中平面，在某种程度上，他们可以产生一个正压不对称的边缘，是错位的，并可能导致更高的输入功率要求。
2019-08-06 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
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
Convective radial energy flux due to resonant magnetic perturbations and magnetic curvature at the tokamak plasma edge
共振磁微扰（RMPs）固结作为控制输运势垒弛豫的重要工具，其作用机制仍有待于进一步研究。在这项工作中，我们研究的平衡态的存在下，RMP的简化MHD模型使用三维电磁流体数值代码（EMEDGE3D）与一个单一的谐波RMP（单磁岛链）和多谐波RMP在圆柱形和环形几何。两种不同的平衡态中发现的RMP的存在下，具有不同的特性，为每个使用的几何形状。对于圆柱形的几何形状在一个单一的RMP的存在下，平衡态的特点是由一个强对流的径向热通量和平均极向速度剪切的产生。相比之下，对于环形几何形状的热通量占主导地位的磁颤振。对于多个RMP，高振幅的对流通量和极向旋转基本上是相同的圆柱形的几何形状，但在环形的几何形状的对流热通量和极向旋转只出现与相邻的极向波数$m$，$m-1$，$m+1$之间的线性耦合的岛屿重叠。
2014-05-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Plasma Turbulence in the Scrape-off Layer of the ISTTOK Tokamak
研究了等离子体在极轴向受限刮除层（SOL）中的湍流特性，重点研究了具有圆形截面的大长径比托卡马克装置ISTTOK。基于漂移减少的Braginskii方程的理论研究进行了线性计算和非线性模拟，在二维和三维的几何形状。确定了驱动湍流的线性不稳定性和确定湍流振幅和SOL宽度的机制。一个明显的不对称性之间存在的低场和高场侧的机器。实验测量和模拟结果之间的比较。
2016-10-02 physics.plasm-ph
Constructing Field Aligned Coordinate Systems for Gyrokinetic Simulations of Tokamaks in X-point Geometries
提出一种避免磁X点奇点的算法，用于在标准磁场对齐坐标系中计算几何量，实现托卡马克核心区与刮削层的2D轴对称模拟，并通过STEP示例验证有效性。
2025-11-02 physics.plasm-ph
A model for the reversal of the toroidal rotation in tokamak
在几个托卡马克装置的L到H跃迁中，观测到了芯部等离子体从环向反转到共转的跃迁。在TCV中也观察到超过密度阈值的自发逆转。我们建立了一个基于以下现象的模型：（1）压力梯度的增加触发了对流细胞在快速时间尺度上的形成（2）极向旋转是由对流单体外围速度的包络线引起的;温度梯度和密度梯度通过斜压项维持极向旋转，克服了平行粘性的衰减：（3）极向流的快速增加导致径向电场的高时间导数;（4）新古典极化产生了被俘获离子的一系列平行加速（每次反弹时的kik），导致环形进动的增加或其反转;能量来源是径向电场所做的功。(5)扩散在电阻尺度上将环形动量从俘获离子转移到未俘获离子。相关的相互作用进行检查和估计的时间尺度被发现是与观测兼容。
2012-02-20 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Remarks on the derivation and evaluation of the Stacey-Sigmar model for tokamak equilibrium
文献中提出的托卡马克平衡的Stacey-Sigmar模型在很大程度上依赖于静电场的新经典理论。它忽略了高斯定律，这与电动力学的电势公式不一致。它对中央加热和极向场线圈产生的动态电场的处理也是可疑的。其推导的粘度项仍然是不完整的，并没有考虑到变化的俯仰角的磁场。关于桨距角的粘性项的推导可以解释通常归因于径向静电场的径向力，从而避免了忽略高斯定律的期望。
2014-05-24 physics.plasm-ph
Nonlinear Evolution of q=1 Triple Tearing Modes in a Tokamak Plasma
在托卡马克等离子体中具有两个或三个q=1（q是安全因子）共振面的磁位形中，极向模数m远大于1的电阻磁流体动力学模是线性不稳定的。研究发现，这些高m值的双或三撕裂模通过非线性相互作用显著增强了m=1模的增长。这可以解释内部电阻扭结的突然发生，即，快速触发器基于随后的重联动力学，可以继续没有形成的m=1的岛屿，它建议，高m三重撕裂模式是一个可能的机制，无磁共振部分崩溃期间的磁共振振荡。
2005-03-09 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
Marginal Confinement in Tokamaks by Inductive Electric Field
在这里，扩散和Ware箍缩等离子体约束的相对效果进行了分析，不考虑不稳定性时。本文研究了平衡感应电场，在此电场中，两种效应在平均法向速度为零的意义上相互抵消，即达到边际速度约束。以这种方式定义的临界电场的椭圆形伸长，Shafranov位移和三角形的不同值进行了研究。还对极向磁场沿磁力线的变化进行了简短的补充分析。磁流体动力学输运理论在碰撞制度是在最近的出版物中使用。假设轴对称和上下对称
2004-11-17 physics.plasm-ph
Kinetic description of rotating Tokamak plasmas with anisotropic temperatures in the collisionless regime
受控聚变研究中一个很大程度上尚未解决的理论问题是一致的\textit{kinetic}处理发生在无碰撞和磁化轴对称等离子体中的慢时变等离子体状态。现象可能包括有限压力各向异性以及强大的环向和极向差分旋转，托卡马克等离子体的特征。尽管事实上，发生在聚变等离子体中的物理现象从根本上取决于微观粒子相空间动力学，其一致的动力学处理仍然基本上unchallaged至今。本文的目标是解决这个问题的框架内的弗拉索夫-麦克斯韦描述。采用带电粒子动力学的回转运动处理方法，构造了准稳态粒子动力学分布函数的渐近解。这些都表示在粒子精确和绝热不变量。该理论依赖于一个微扰的方法，它允许构建的Vlasov-Maxwell系统的渐近解析解。通过这种方式，反磁性和能量修正都被一致地包含在理论中。特别地，通过施加适当的动力学约束，指出了广义双麦克斯韦渐近动力学平衡的存在性。该理论适用于离子热速度的顺序的环形旋转速度。这些解同样满足麦克斯韦方程组所施加的约束，即准中性和安培定律。结果表明，在非均匀流体和电磁场的存在下，这些动力学平衡可以同时维持环形微分旋转，准静态有限极向流和温度各向异性。
2011-10-21 physics.plasm-ph
On the edge turbulence in a DTT-like tokamak plasma
本研究针对类DTT托卡马克等离子体边缘漂移湍流，通过三维静电流体模拟探究扩散系数、极向磁分量及径向边界条件对湍流谱、涡旋/带状流和各向异性特征的影响，为DTT等反应堆的湍流控制提供参考。
2025-04-15 physics.plasm-ph
An Improved Neoclassical Drift-Magnetohydrodynamical Fluid Model of Helical Magnetic Island Equilibria in Tokamak Plasmas
用改进的新经典四场漂移MHD模型计算了扰动离子极化电流对新经典撕裂模稳定性的影响。该计算涉及的压力和标量电势配置文件在附近的相关的磁性岛链，这使得链的传播速度是固定的自洽的确定。两种制度被认为是。首先，一个政权，其中新古典离子极向流阻尼是不够强，以提高极化电流的幅度（相对于板几何形状中发现的）。第二，一个政权，其中新古典离子极向流阻尼足够强，显着提高极化电流的幅度。在这两种制度中，考虑了两种类型的解决方案。首先，自由旋转的解决方案（即，不与静态、共振、磁扰动相互作用的岛链）。第二，锁定解决方案（即，通过与静态、共振、磁扰动的相互作用而在实验室框架中静止的岛链）。在所有情况下，极化电流要么总是稳定的，要么是稳定的，只要eta_i = d ln T_i/d ln n_e不超过某个阈值。在一定的eta_i范围内，极化电流对自由旋转的岛有稳定作用，而对相应的锁定岛有失稳作用。
2015-11-19 physics.plasm-ph
