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
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
Relativistic poloidal non-uniformity of the radial electric field in tokamak plasmas
本文提出了一种在托卡马克等离子体磁表面产生径向电场极向不均匀性的相对论机制。这种机制与等离子体中的电子在许多实验模式的托卡马克操作的显着的电流速度。重要的是，电场的产生不需要等离子体中电荷的传统分离。该机制可以解释TORE-SUPRA托卡马克等离子体中C+6碳离子环向旋转速度的极向不均匀性
2023-02-13 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
Spontaneous spin-up induced by turbulence-driven topological transition of orbits in a tokamak plasma
托卡马克等离子体中普遍存在自发上旋现象，这对等离子体约束至关重要。本文提出了一个动力学理论，证明了在无碰撞托卡马克等离子体中，湍流扩散驱动的轨道拓扑跃迁引起了芯部等离子体的环向旋转。理论预测与著名的核内等离子体流的赖斯标度吻合得很好。这个新的理论预言了国际热核聚变实验堆的$\sim 100km/s$的内禀堆芯平行流动。
2020-03-20 physics.plasm-ph
Verification of atomic data for He- and Li-like ions employing K-spectra from the tokamak plasma
在TEXTOR托卡马克装置上记录了高光谱、空间和时间分辨率的高电荷氦和锂类氩离子的X射线发射K谱，并用于发展一种自洽方法（SCA），以获得有关等离子体参数的信息，并对光谱解释所需的两种原子数据及其计算方法进行验证（准确性估计）。该方法是基于解决这些光谱的光谱逆问题的半经验的“光谱模型”（SM）的框架内，通过两个互补的反演方法。SCA是合理的比较和分析的基础上计算和校正的原子数据的测量和合成光谱。分析和验证了三组不同的类氦和类锂氩离子的原子数据。SCA允许我们验证计算原子数据的方法，其精度在5- 10%之间。用修正后的原子数据计算的光谱与等离子体条件下的测量光谱在10%的实验精度范围内符合得很好。修正后的原子数据使得能够对等离子体参数进行准确的诊断：等离子体温度和托卡马克等离子体中的相对离子丰度。该方法还提供了一种测量等离子体核心温度的方法，其测量精度在5%以内，与基于电子回旋辐射的诊断技术相一致。光谱和杂质输运模型的应用得到的相对离子丰度是在实验误差范围内一致。结果表明，托卡马克等离子体X射线能谱是高精度原子数据验证和精确等离子体诊断的有效工具。
2020-06-27 physics.atom-ph 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
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
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
The Ehrenfest's Paradox and Radial Electric Field in Quasi-Neutral Tokamak Plasma
本文给出了经典准中性托卡马克等离子体中所谓的Escherfest的Partial效应与径向电场之间的关系。作者对托卡马克相对论性质的基本看法已在文献[1]中描述过。给出了解决Escherfest干扰的实验方法。
2011-02-21 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
Two-Fluid Nonlinear Theory of Response of Tokamak Plasma to Resonant Magnetic Perturbation
本文提出了H模托卡马克等离子体中单个撕裂稳定有理表面驱动的磁重联的双流体非线性理论。表面被假定为与所施加的共振磁扰动（RMP）的主导螺旋谐波之一共振。本文所描述的理论与理解托卡马克等离子体中RMP诱导的边缘局域模（ELM）抑制的物理问题密切相关。
2018-08-13 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
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
Ehrenfest's paradox for tokamak plasma
本文描述了一种简化形式和一些可能的理论解，即所谓的Escherfest Parket。这种相对论粒子的物理后果和托卡马克等离子体的电荷密度之间的关系示出。提出了解决Escherfest粒子的等离子体实验方法。
2012-02-14 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
The impact of the Hall term on tokamak plasmas
霍尔项由于计算困难，在MHD程序中常常被忽略.然而，由于数字上的原因而将其搁置一边，导致了完全忽视它。当处理托卡马克物理学时，这是特别成问题的，因为霍尔项不能被忽略，如本文所示。
2017-03-10 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
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
Contribution of the Hall effect to radial electric field and spontaneous/intrinsic rotation in tokamak core plasmas
霍尔效应，定义为相反符号的电荷在磁场中运动时的分离，被认为对托卡马克堆芯等离子体中观测到的负径向电场Er和等离子体的自发/内禀旋转有重要贡献。利用独立测量的磁场和等离子体旋转速度的空间分布，提出了一种简单的方法来评估霍尔效应对Er值的贡献。对TM-4和T-10托卡马克实验数据的估计表明，托卡马克中的上述现象应在双流体磁流体力学框架内描述。
2018-06-27 physics.plasm-ph
On the validity of drift-reduced fluid models for tokamak plasma simulation
漂移减少等离子体流体模型通常用于等离子体物理的分析和模拟，然而，这种模型的有效性必须验证的参数空间中存在的托卡马克等离子体的区域。通过观察漂移减少模型和全速模型的线性行为，可以确定通过漂移减少提供的简化而损失的物理在托卡马克的核心区域是重要的。对于边缘区域，这是更可接受的，但是必须针对给定的模拟确定这样的模型是否合适。
2015-06-11 physics.plasm-ph
Power Deposition on Tokamak Plasma-Facing Components
SMARDDA软件库用于模拟等离子体与复杂工程表面的相互作用。功率沉积的简单磁通管模型需要遵循磁场线，直到它们满足从CAD（计算机辅助设计）数据库获取的几何形状。应用1）ITER托卡马克限制器几何模型和2）MASTU托卡马克偏滤器设计，说明SMARDDA的准确性和有效性，即使在存在显着的非轴对称纹波场。SMARDDA与CAD数据库交换数据的能力及其执行速度也使其有可能直接用于托卡马克等离子体元件的设计。
2016-04-05 physics.plasm-ph
Excitation of low-n TAE instabilities by energetic particles in global gyrokinetic tokamak plasmas
首次对高能粒子激发超环面Alfven本征模（TAE）进行了线性全局电磁回旋粒子模拟。随着高能粒子压力的增加，TAE频率向下移动到较低的连续谱中。
2008-12-22 physics.plasm-ph
Geodesic Acoustic Modes in pair plasmas confined in tokamak magnetic fields
De Vinci Higher Education（德芬奇高等教育）；De Vinci Research Center（德芬奇研究中心）
本文推导了离子与电子质量相等的对等离子体中测地声模的色散关系，该模式对托卡马克湍流调控和约束至关重要，相关实验有助于研究基础等离子体物理及早期宇宙形成。
2026-09-22 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
Relaxation of potential, flows, and density in the edge plasma of CASTOR tokamak
在CASTOR托卡马克实验中，测量了突然关闭偏置后等离子体流的衰减时间和等离子体轮廓。采用偏置电极来消除边缘等离子体。利用朗缪尔探针和马赫探针对边缘等离子体势和流动进行了表征，利用测辐射热计阵列测量了边缘等离子体辐射。在CASTOR装置中，当电极偏压关闭时，电势分布和极向流可以用10 - 30微秒范围内的指数衰减时间很好地拟合。辐射显示出较慢的时间尺度（约1 ms），这与等离子体密度和粒子约束的演变有关。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Effect of plasma elongation on current dynamics during tokamak disruptions
托卡马克装置中的等离子体终止中断可能导致相对论逃逸电子束，对未来具有大等离子体电流的装置具有潜在的严重后果。本文研究了等离子体伸长对电场的逃逸产生和电阻扩散耦合动力学的影响。我们发现，细长的等离子体是不太可能产生大的失控电流，部分原因是由于较低的感应电场与较大的等离子体，部分原因是由于直接整形效应，这主要是导致失控雪崩增益的减少。
2020-01-06 physics.plasm-ph
A tokamak pertinent analytic equilibrium with plasma flow of arbitrary direction
对极向电流、静压和电场的自由函数采用一般线性化方法，得到了任意方向流动的广义Grad-Shafranov方程的解析解。随后，利用上述解构造了一个具有剪切流的D型托卡马克相关平衡。
2019-12-26 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
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
Peeling-off of the external kink modes at tokamak plasma edge
指出在最后一个闭合磁表面的边缘等离子体与刮去层之间存在电流跳跃，由于电流交换效应，电流跳跃可以导致外扭结模向撕裂模转变[L. J. Zheng和M. Furukawa，Phys. Plasmas 17，052508（2010）]。在撕裂模存在下的磁重联随后导致托卡马克边缘等离子体被剥离以连接到偏滤器。特别地，在这个意义上，剥离或剥离-膨胀模式可以变成“剥离”模式。这一现象表明托卡马克边缘约束可能比基于传统扭结模图像的预期更差。
2014-04-15 physics.plasm-ph
Co-current rotation of the bulk ions due to the ion orbit loss at the edge of a tokamak plasma
通过计算俘获热离子和通过热离子的最小能量损失，计算了托卡马克等离子体边缘由于离子轨道损失而引起的通量面平均动量损失和体离子的平行旋转。体离子的通量表面平均平行旋转是在并流方向。在托卡马克等离子体的最边缘，由于同向热离子的轨道损失，同向旋转速度的峰值位于最后一个闭合通量面内。当离子温度增加时，峰化位置向内移动。
2014-04-04 physics.plasm-ph
The stability of unity beta equilibria in tokamaks
托卡马克内的等离子体β（动压与磁压之比）应保持在特洛伊极限以下，以避免主要的等离子体不稳定性。然而，本文认为，Troyon极限只发生在电流分布不能维持高β平衡时。本文表明，β峰为1量级的等离子体对理想MHD模式是稳定的。虽然理论上（理想MHD）单位β平衡的稳定性已经得到解决，但托卡马克中高β平衡的实验存在性仍然是等离子体物理的一个未解决的问题。
2017-10-27 physics.plasm-ph
Comment on "Electromagnetic Global Gyrokinetic Simulation of Shear Alfven Wave Dynamics in Tokamak Plasmas" [Phys. Plasmas 14, 042503 (2007)]
这一评论澄清了最近发表的一篇文章[Phys.Plasmas 14，042503（2007）]中的研究与其他先前的出版物的关系，这些出版物解决了在回旋运动模拟中包含电磁和漂移动力学电子物理学，提出了与在具有磁剪切的系统中包含动力学电子有关的问题，并且讨论了在面对其中描述的算法的一般适用性的重要限制时的替代方案。
2007-10-26 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
Intrinsic rotation driven by non-Maxwellian equilibria in tokamak plasmas
本文研究了偏离麦克斯韦平衡点对托卡马克等离子体湍流动量输运的影响。这些非麦克斯韦特征，由抗磁效应引起，引入了并流环向角动量的径向通量对碰撞性的强烈依赖：当等离子体从几乎无碰撞到弱碰撞时，通量从径向向内到向外反转。这表明从峰值到中空旋转轮廓的碰撞依赖性过渡，与实验观察到的内在旋转一致。
2013-04-12 physics.plasm-ph
Vertical stabilization of tokamak plasmas via Extremum Seeking
本文提出了一种基于极值搜索（ES）算法的托卡马克等离子体垂直稳定VS控制系统。所提出的策略的要点是在控制动作中注入振荡项，并利用修改的ES算法，以使沿不稳定模式的等离子体的平均运动为零。以这种方式，实现了等离子体的不稳定的垂直动态的稳定。该方法是通过整体~ITER托卡马克磁控制系统的线性和非线性模拟验证，目的是展示整个平顶阶段的放电和各种干扰的反应能力的鲁棒性操作。
2022-03-16 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
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
Analysis of high-field side plasma instabilities in tokamak edge
针对托卡马克平衡双零位形下高场侧刮削层无涨落但密度陡峭的矛盾观测，本研究通过解析与数值方法研究漂移-电阻-气球模模型，分析该区域等离子体不稳定性、湍流及输运特征。
2024-10-10 physics.plasm-ph
Turbulent transport of fast ions in tokamak plasmas in the presence of resonant magnetic perturbations
该研究采用试验粒子输运模型与直接数值模拟，探究共振磁扰动下托卡马克快离子湍流输运特性，明确有限拉莫尔半径、磁扰动振幅等的影响，发现湍流与磁扰动的非线性耦合增强径向扩散，并提出输运系数通用标度律。
2020-11-04 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Influence of plasma shaping on the parity of core-localized toroidal Alfvén eigenmode in an advanced tokamak configuration
College of Sciences, Tianjin University of Science and Technology（天津科技大学理学院）
研究了等离子体形状对先进托卡马克配置中核心局域环形阿尔法特征模奇偶性的影响，发现等离子体形状变化导致模式奇偶性由奇变偶。
2025-12-19 physics.plasm-ph
Plasma steering to avoid disruptions in ITER and tokamak power plants
操纵托卡马克等离子体通常被视为避免破坏和逃逸电子的一种方法。等离子转向听起来像开车上班一样安全，但将显示出更接近于在结冰的道路上通过浓雾高速驾驶。与可以预见危险的时间相比，终止ITER放电所需的时间很长，类似于在浓雾中驾驶。如果失去了对血浆的控制，重新获得控制的难度就像在结冰的道路上开车一样。破坏和失控与三个问题有关-解决其中一个问题往往会使其他两个问题的解决方案复杂化：失去等离子体位置控制，过度的热沉积，以及由于失控电子而导致的壁熔化。这三个风险都必须得到解决，ITER才能实现其使命，并在部署托卡马克发电厂之前基本消除。
2021-03-26 physics.plasm-ph
Effects of plasma turbulence on the nonlinear evolution of magnetic island in tokamak
磁岛（MI）是由磁场重联引起的，是磁化等离子体中普遍存在的结构。在托卡马克等离子体中，最近的研究表明，MI和环境湍流之间的相互作用可能是重要的非线性MI的演变，但缺乏详细的实验观察和分析，阻碍了进一步的理解。在这里，我们提供了全面的二维观测，表明环境湍流的非线性MI演变的各种影响。结果表明，在托卡马克等离子体中，MI附近的修正等离子体湍流可以导致MI不稳定性的失稳或稳定。特别是，在MI的X点处的显著增强的湍流通过快速磁重联和磁场随机化导致剧烈破坏。
2020-05-07 physics.plasm-ph
Novel method of developing broad band AC biasing power amplifier for online turbulent feedback experiment in STOR-M tokamak
研制了一种用于STOR-M托卡马克高频偏置\cite{kn:deb1}和实时湍流反馈实验的脉冲振荡功率放大器。能够在1 kHz-50 kHz频段内提供约$\pm60$ V的输出峰峰值振荡电压和约30 A的电流，任何波形信号均不失真。总输出功率由两级功率运放和末级并联的9个相同的推挽放大器放大。功率放大器的输入信号是在等离子体发射过程中从等离子体浮置电位中采集的，并与托卡马克装置进行了光学隔离，用于实时反馈实验。在这里，滤波后的浮动电位波动具有5 kHz-40 kHz之间的带宽已被放大，并馈送到插入到等离子体边缘的电极，以研究等离子体湍流的响应。观察到由于浮置电位的实时反馈，磁波动被抑制。
2020-04-21 physics.ins-det physics.plasm-ph
Radial structure of vorticity in the plasma boundary of ISTTOK tokamak
首次在托卡马克ISTTOK装置上对聚变装置中的涡量和涡量通量进行了实验测量。这是一个重要的成就，因为涡量在等离子体和流体中的能量和粒子的传输中起着关键作用。测量进行了专门设计的朗缪尔探针阵列在等离子体边缘的小型托卡马克ISTTOK。本文提出的实验结果，允许第一次与理论模型的直接比较，表明在托卡马克等离子体边缘区域的剪切流的涡通量饲料。涡量的概率分布函数呈现出典型的非平衡过程的q-高斯形状的胖尾。几个参数的概率分布函数中的自相似性，包括涡度和涡度通量，观察到的相干结构在等离子体边界区域没有形态学上的变化，并在雷诺应力，涡度和涡度通量的波动遵循一个普遍的形状。
2018-07-04 physics.plasm-ph
Multiple-isotope pellet cycles captured by turbulent transport modelling in the JET tokamak
第一次成功地再现了多同位素等离子体的颗粒循环减少湍流输运建模，在一个综合的模拟框架。未来的核聚变反应堆很可能由低温弹丸注入燃料，由于更高的穿透力和更快的响应时间。准确的颗粒循环建模对于评估燃料效率和燃烧控制至关重要。在最近的JET托卡马克实验中，氘丸与反应堆相关的沉积特性注入到纯氢等离子体。同位素比剖面的测量推断氘穿透时间与能量约束时间相当。该模型成功地再现了等离子体热力学配置文件和快速氘渗透时标。减少湍流模型的预测，在一个负的密度梯度的存在下，以下粒料沉积相比，基因的线性和非线性高保真度建模。在反应堆燃料能力和燃烧控制方面，结果令人鼓舞。
2021-03-16 physics.plasm-ph
Resistive wall mode and neoclassical tearing mode coupling in rotating tokamak plasmas
本文用线性RWM模型和非线性NTM模型导出了一个描述环向旋转托卡马克等离子体的模型方程组，该方程组对电阻壁模（RWM）不稳定，对新经典撕裂模（NTMs）亚稳定。如果没有壁存在，NTM生长显示出典型的阈值/饱和岛宽度，而线性不稳定的扭结模式在该模型等离子体系统中呈指数增长。当存在电阻壁时，线性不稳定RWM的增长被不稳定岛加速：耦合RWM-NTM模式的一种形式。最重要的是，这种耦合系统没有阈值岛宽度，给人的印象是一个无源NTM，在高β托卡马克放电观察。增加等离子体旋转在岛的位置可以减轻其增长，去耦模式，以产生一个传统的RWM没有阈值宽度。
2013-05-09 physics.plasm-ph
Scattering of radio frequency waves by cylindrical blobs in the plasma edge in tokamaks
射频波通常用于托卡马克聚变等离子体中的等离子体加热、电流控制以及诊断。这些波由放置在托卡马克壁附近的天线结构激发，并且它们必须在到达核心等离子体（这是它们的目标）之前通过称为刮除层的湍流层传播。这一层表现出相干的密度波动的斑点和细丝的形式。研究了射频平面波在单块物体上的散射过程，假设单块物体为无限长圆柱体。在平面波的情况下，斑点的轴不一定与外部施加的磁场对准。研究了ITER和中型托卡马克装置（如TCV、ASDEX-U、DIII-D等）的电子回旋波（$f_0$ =170 $GHz$）和ALCATOR C-MOD装置的低杂波（$f_0$ =4.6 $GHz$）。该研究涵盖了各种密度之间的对比斑点和周围的等离子体和大范围的斑点半径。
2018-01-05 physics.plasm-ph
