Reduction or enhancement of stellarator turbulence by impurities
本文通过非线性多物种回旋动力学模拟比较 W7-X、LHD 与 ITER，发现杂质可依密度梯度符号增强或抑制离子热湍流，并存在使热扩散率最小的最佳浓度。
2024-09-06 physics.plasm-ph
Impact of impurities on zonal flow driven by trapped electron mode turbulence
研究了氘氚等离子体中杂质对无碰撞俘获电子模（CTEM）湍流驱动的带状流（ZF）产生的影响。通过平衡极化效应屏蔽的ZF势和ZF调制的径向湍流，导出了含杂质的ZF生长速率表达式。然后，它表明，最大归一化ZF生长速率的存在下，完全电离的非痕量轻杂质与相对平坦的密度分布，并略有减少高度电离的微量钨（W）。同时，最大归一化ZF生长速率也可以通过具有相对陡峭的密度分布的完全电离的非痕量轻杂质来增强。特别地，来自D-T反应的高温氦对ZF的影响取决于电子与高温氦之间的温度比。我们的研究结果，最近的实验结果和未来的燃烧等离子体的可能相关性进行了讨论。
2017-08-15 physics.plasm-ph
Nondiffusive transport of inertial heavy impurities in drift-wave turbulence
Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）
研究发现惯性重杂质在漂移波湍流中呈现非扩散输运行为，揭示了湍流驱动核心杂质积累的新机制。
2025-12-20 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Impurity and Trace Tritium Transport in Tokamak Edge Turbulence
本文研究了在漂移阿尔文边缘湍流中杂质或少数组分（如氚）的湍流输运。垂直和平行对流的全部效果保留的杂质物种。杂质密度形成具有陡峭梯度的粒状结构，并且由于流动的可压缩性而局部超过其初始值。近似分解的杂质通量到扩散部分和有效的对流部分（其特征在于由箍缩速度）进行和净向内箍缩效应被恢复。捏点速度的湍流均分方面的解释，并发现poloidally变化。结果表明，杂质输运模型需要是二维的，除了考虑径向方向，还考虑输运系数的强极向变化。
2004-03-26 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Modification of ion-temperature-gradient turbulence by impurities in stellarator plasmas
该研究解析推导了仿星器等离子体中杂质对离子温度梯度增长率的修正表达式，经线性模拟验证其标度与作用条件预测准确，且该表达式与非线性模拟的湍流热通量修正结果显著相关。
2025-10-22 physics.plasm-ph
Clustering of passive impurities in MHD turbulence
采用高分辨率数值模拟方法研究了重粒子、中性粒子或带电粒子在不可压缩电阻性磁流体动力学（MHD）湍流中的输运。观察到这种杂质的空间分布显示出强烈的偏离均匀性，无论是在耗散和惯性范围尺度。中性粒子由于其与流动的粘性阻力而倾向于聚集在相干涡面附近，导致同时存在非常集中和几乎空的区域。带电粒子的成团特征是不同的。除了阻力之外，这些还表现出洛伦兹力。由于吸引和排斥涡面的空间不均匀性的区域的变化。虽然小的电荷会增加聚集，但较大的电荷会产生相反的效果。
2009-02-18 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Impurity transport in plasma edge turbulence
研究了少数组分/杂质在二维漂移波湍流和三维环形漂移Alfven边缘湍流中的湍流输运。垂直和-在3D -平行平流的全部效果保留的杂质物种。反常的箍缩效应被恢复，并用湍流等分带（TEP）解释
2004-10-14 physics.plasm-ph
Isotopic dependence of impurity transport driven by ion temperature gradient turbulence
利用回旋动力学理论研究了离子温度梯度（ITG）湍流驱动下氢离子质量效应，即同位素效应对杂质输运的影响。对于非痕量杂质，从氢（H）到氘（D），再到氚（T）等离子体，发现较低（较高）电离杂质或较轻（较重）杂质的向外通量减小（增加），尽管ITG线性生长速率的同位素依赖性较弱。这主要是由于向外（向内）对流的减少，而扩散的同位素依赖性相对较弱。此外，同位素效应减少（增强）完全电离的碳（C6+）的杂质通量较弱（较强）的磁剪切。在微量杂质限制下，发现同位素效应减少了高Z钨（W）的积累。此外，同位素效应对痕量高Z钨峰化因子的影响随磁剪切的增强而增强。
2016-10-18 physics.plasm-ph
Enhanced performance in quasi-isodynamic max-$J$ stellarators with a turbulent particle pinch
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（德国马普等离子体物理研究所）
本文提出SQuID-τ装置，通过湍流内输运实现密度峰，提升性能并放松反应堆设计约束。
2026-04-21 physics.plasm-ph
Turbulent transport of impurities in 3D devices
一个大的扩散湍流贡献的径向杂质输运在Wendelstein 7-X（W7-X）等离子体已被实验推断在第一运动和数值证实的陀螺动力学模拟与代码斯特拉。在一般情况下，在初始W7-X活动期间没有强烈的杂质积累归因于该扩散项。在目前的工作中，扩散的贡献也计算在其他仿星器等离子体。特别地，获得了W7-X、LHD、TJ-II和NCSX的离子温度梯度（ITG）湍流产生的碳和铁杂质的扩散系数（D）和对流系数（V）。结果表明，虽然D和V的大小可以不同的四个设备，向内对流都被发现。对于W7-X、TJ-II和NCSX，这两个系数相当，湍流峰值因子惊人地相似。在LHD，明显较弱的扩散和对流杂质传输和显着较大的湍流峰值因子的预测。所有这些都表明，ITG湍流，虽然不强烈，将导致负的杂质密度梯度仿星器。然后，考虑混合ITG/俘获电子模式（TEM）湍流的特定情况下的W7-X，它已被定量评估到什么程度的颗粒燃料减少湍流的情况下，减少湍流输送的杂质以及功能。微量铁杂质的结果表明，虽然他们的湍流运输没有完全抑制，一个显着的减少V和更强的减少D被发现。虽然扩散仍然高于新古典水平，新古典对流将获得在这样的条件下，一个更大的比重的杂质的动力学与标准ECRH方案相比。
2021-10-22 physics.plasm-ph
Linear discriminant analysis based predator-prey analysis of hot electron effects on the X-pinch plasma produced K-shell Aluminum spectra
应用线性判别分析（LDA）研究了X箍缩产生的K壳层铝合成谱的电子束效应。在一个小型L-C（40 kV，200 kA，200 ns）发生器上，用两根25 μm的铝丝爆炸产生辐射等离子体，用德布罗意谱仪记录了时间积分谱。的电子温度和密度（Te = 80 eV和ne = 1 × 1020 cm-3），以及热电子束分数（f = 0.2和能量集中在10 keV）的Al等离子体中，提取使用的系数的主成分来自非LTE K壳层Al模型。LDA表明，Al、He、α、Ly、α和He β的弱跃迁代表Stark分裂和位移分布。最后，这些转变遵循的斯托克斯V轮廓在电子束分数的存在下的椭圆偏振。LDA的三维表示表明，电子束的存在，反映了向外的螺旋湍流。这些螺旋显示了朗缪尔湍流的特征。这些螺旋模型与逻辑增长的捕食者-食饵模型。这个模型表明，电子束和离子分别代表猎物和捕食者，螺旋的中心区域往往具有50-100 eV的低温。
2018-01-03 physics.plasm-ph
Turbulent stagnation in a z-pinch plasma
停滞等离子体中的离子动能先前由Kroupp等人确定（Kroupp等人，2011），从多普勒主导的线形增强等离子体特性的测量和假设一个均匀的等离子体模型。值得注意的是，发现能量主要储存在流体动力学流动中。在这里，我们提出了一个新的描述，这种停滞作为超音速湍流。这样的湍流意味着不均匀的密度分布。我们演示了如何重新分析与湍流图像一致的光谱数据，并表明这会导致更好的一致性的过度约束的光谱测量，同时也大大降低了推断的平均密度。
2018-02-19 physics.plasm-ph
Particle pinch in global tokamak edge simulations
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Columbia University in the City of New York（纽约市哥伦比亚大学）
通过GDB全局湍流模拟，发现托卡马克边缘粒子箍缩由早期漂移波湍流和后期非理想E×B平衡通量两种机制驱动，自洽产生中心峰化密度分布，对密度台基形成有启示。
2026-09-09 physics.plasm-ph
Ion temperature gradient turbulence in helical and axisymmetric RFP plasmas
利用回旋动力学方法研究了反向场箍缩装置中螺旋和轴对称等离子体状态下离子温度梯度（ITG）引起的湍流。系统地比较了两种磁配置，线性和非线性，以评估几何形状的不稳定性和随之而来的运输，以及生产的纬向流的影响。尽管其增强的限制，高电流螺旋状态表现出较低的ITG稳定性阈值相比，轴对称状态，和ITG湍流预计将成为一个重要的贡献者的总热传输。
2015-05-19 physics.plasm-ph
Impurity transport in ITG and TE mode dominated turbulence
本文采用流体模型和回旋动力学模型，研究了离子温度梯度（ITG）模和俘获电子（TE）模驱动下氘托卡马克等离子体中的湍流杂质输运。计算了杂质扩散系数（$D_Z$）和对流速度（$V_Z$），并由此导出了零通量峰因子（$PF_0$）。这个量表示杂质密度梯度，在该浓度梯度下，杂质的对流和扩散输运精确平衡。$PF_0$的符号特别重要，因为它决定了杂质是受到向内（$PF_0 > 0$）还是向外（$PF_0 < 0$）夹点的影响。
2010-12-20 physics.plasm-ph
Predicting the Z-pinch Dimits shift through gyrokinetic tertiary instability analysis of the entropy mode
由自生带状流引起的Dimits位移，即湍流从线性不稳定性阈值开始的上移，可以极大地提高磁约束等离子体装置的性能。除了在简单的情况下，使用流体近似和模型磁几何，这种现象已被证明是难以理解和定量预测。为了弥合简单模型和现实的治疗之间的巨大差距，在环形磁几何形状（例如托卡马克或仿星器）的复杂性，目前的工作使用完全gyrokinetic模拟在Z箍缩几何形状调查的迪米特移位通过镜头的三级不稳定性分析，它描述了出现漂移波从纬向主导状态。一些功能的第三不稳定，以前观察到的流体模型，被证实仍然存在。最重要的是，一种有效的简化模式三级模型，其先前被证明成功地预测了陀螺流体极限中的Dimits偏移（Hallenbert & Plunk，J.Plasma Phys.，Vol.87，issue 05，2021，905870508），在这里被发现是准确的，仅进行轻微修改以考虑动力学效应。
2021-11-15 physics.plasm-ph
Impurity transport in trapped electron mode driven turbulence
利用GYRO程序和一个包含极坐标变化静电势的解析模型，对电子模式湍流进行了陀螺运动学模拟。它的径向运输的高Z微量杂质接近核心的影响进行了彻底的研究和零通量杂质密度梯度（峰值因子）的依赖关系的局部等离子体参数。离子-电子温度比、电子温度梯度和主粒子密度梯度等参数主要通过对模式特性的影响来影响杂质峰。极向不对称性，安全系数和磁剪切杂质峰化的影响最强，它表明，在某些情况下，被困电子模式占主导地位，核心积累的高Z杂质可以避免。我们表明，占杂质杂质碰撞算子的动量守恒性质可以是重要的杂质峰因子的准确评估。
2013-04-03 physics.plasm-ph
Generalized Impurity Pinch in Partially Magnetized Multi-Ion Plasma
在具有不同离子质量的双离子种类等离子体中，重离子倾向于分别集中在碰撞磁化等离子体的低温区域和碰撞未磁化等离子体的高温区域中。此外，碰撞磁化强度可以被确定为轻离子回旋频率与轻离子和重离子物种的碰撞频率的比率，并且在部分磁化等离子体的中间区域中这种效应的行为主要取决于该霍尔参数。多离子交叉场传输已经描述了在碰撞磁化等离子体制度，广义箍缩关系，它描述了在该等离子体中的平衡离子物种的密度，在文献中找到。本文阐明了碰撞磁化和Larmor磁化在多离子碰撞输运中的作用，并将广义箍缩关系推广到部分磁化区，在部分磁化区，只要电子保持碰撞磁化，离子的Hall参数可能很小.平衡离子密度分布对外力和对彼此具有相同的依赖性，而与离子的碰撞磁化无关。多离子碰撞输运模型的有效性范围的扩大，使它们适用于更广泛的实验室等离子体条件。特别是，离子密度分布演变足够快的径向杂质传输可以观察到周围的停滞MagLIF，导致驱逐的重离子杂质的热点，只要等离子体成为足够的碰撞磁化过程中的内爆。
2021-02-05 physics.plasm-ph
Study of ITG modes in RFX-mod using TRB code
本文利用TRB流体静电湍流程序研究了RFX-mod反向场箍缩（Reversed Field Pinch，RFP）准单螺旋区离子温度梯度漂移湍流的稳定性。我们的研究结果表明，目前的RFP等离子体对这种湍流是勉强稳定的。的不稳定性的发病可能会设想为密切的未来制度，在存在更热的等离子体与尖锐的内部传输障碍。
2010-07-29 physics.plasm-ph
A quasi-linear analysis of the impurity effect on turbulent momentum transport and residual stress
我们研究的影响，杂质的湍流驱动的内禀旋转（通过残余应力）的准线性理论的背景下。采用主离子和杂质离子的双流体模型，研究了由于杂质的存在而改变的剪切平板几何中的离子温度梯度模式。在主离子-杂质耦合系统的质心坐标系中，导出了平行雷诺应力的有效形式。分析表明，杂质的含量和径向分布对残余应力有很大的影响。特别是，与主离子的杂质配置文件对齐示出，以引起相当大的减少的残余应力，这可能会导致减少湍流驱动的固有旋转。
2015-04-30 physics.plasm-ph
Anisotropy-driven collisional separation of impurities in magnetized compressing and expanding cylindrical plasmas
研究柱对称磁化等离子体压缩或膨胀时自然产生的压力各向异性对杂质输运的显著影响，发现该效应可改变方位摩擦力进而驱动杂质向核心聚集或远离，为X射线产生和磁惯性聚变中的杂质控制提供新见解。
2018-09-07 physics.plasm-ph
Intermittency and turbulence in a magnetically confined fusion plasma
本文研究了反向场箍缩等离子体中磁湍流的不稳定性。我们表明，磁场差异的概率分布函数不是尺度不变的，这是这些功能的翅膀更重要的是在最小的尺度，一个经典的签名的不稳定性。我们发现，标度律也出现在一个区域非常接近的限制设备的外壁，我们提出的证据表明，所观察到的不透明度增加移动到墙上。
2001-01-30 nlin.CD physics.data-an physics.flu-dyn
The Hall Term and Anomalous Resistivity Effects in Neon Gas-Puff Z-Pinches
Cornell University（康奈尔大学）
本文研究了Neon气体脉冲Z-磁压缩装置中霍尔项和异常电阻率效应的影响，通过数值模拟验证PERSEUS代码的准确性，并探讨了等离子体鞘结构与磁雷诺-泰勒不稳定性的关系。
2026-02-27 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
Core transport studies in fusion devices
磁约束聚变等离子体中的湍流对能量约束的质量有着重要的影响。这些影响很难从分析上进行定量评估。本文研究的问题是托卡马克等离子体中能量和粒子，特别是杂质的输运。来自等离子体容器壁的杂质如果到达等离子体核心则会导致能量损失。因此，重要的是要了解运输机制，以防止杂质积累和减少损失。这是一个湍流起着重要作用的研究领域，与未来聚变反应堆（如ITER）的性能密切相关。
2010-12-20 physics.plasm-ph
Turbulent particle transport in magnetized fusion plasma
对粒子输运机制的理解对于磁化聚变等离子体是至关重要的。峰值密度分布对于提高与密度的平方成比例的熔合率和自产生连续操作所需的大部分无感电流是有吸引力的。在各种托卡马克装置（AUG，DIII-D，JET，TCV，TEXT，TFTR）上的实验都表明了异常向内粒子箍缩的存在。最近，在Tore Supra非常长的放电中，在没有环形电场和中心粒子源的情况下，已经明确地确定了这种异常箍缩，超过4分钟[1]。这种反常的粒子箍缩是由粒子输运的准线性理论[2]预测的，并由非线性湍流模拟[3]和基于运动不变量守恒的一般考虑[4]证实。实验上，发现粒子箍缩在许多情况下对磁场梯度敏感[5，6，7，8]，对温度分布敏感[5，9]，也对改变微湍流性质的碰撞敏感[10，11，12]。一些观察到的依赖性与理论预测的一致性，使我们更清楚地了解托卡马克中的粒子箍缩，使我们能够更准确地预测在ITER的密度分布。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Gyrokinetic prediction of core tungsten peaking in a WEST plasma with nitrogen impurities
本文通过全f回旋动理学模拟预测WEST等离子体芯部钨峰化，发现氮杂质虽降低新经典峰化但会削弱湍流屏蔽而增强总体钨峰化，为ITER电流爬升阶段杂质注入与ECRH加热策略提供依据。
2024-10-18 physics.plasm-ph
Impurity transport in temperature gradient driven turbulence
本文研究了由俘获电子（TE）模湍流驱动的杂质输运。非线性（NL）gyrokinetic模拟使用的代码基因相比，从准线性（QL）gyrokinetic模拟和计算效率高的流体模型的结果。主要关注的是电子温度梯度驱动的湍流的模型比较关于对流杂质速度（箍缩）和杂质密度梯度R/LnZ（峰值因子）为零杂质通量的符号。特别地，研究了杂质峰化因子随杂质电荷Z和驱动温度梯度的标度，并与离子温度梯度（ITG）驱动湍流的结果进行了比较。此外，杂质峰相比，通过自洽流体计算的密度梯度对应于零粒子通量的主离子峰。对于峰化因子与杂质电荷Z的标度，从NL GENE和流体模拟获得弱依赖性。QL GENE结果显示对低Z杂质的依赖性更强，并在该区域高估了峰因子高达2倍。在ITG主导的湍流的情况下，峰值因子饱和的Z增加，在一个远低于新古典预测的水平。然而，与ITG情况相比，Z的缩放是弱的或相反的。在NL GENE和流体模拟中，发现杂质峰与背景温度梯度的标度很弱。这里还发现QL结果显著高估了低Z值的峰化因子。对于所考虑的参数，发现零粒子通量的背景密度梯度略大于相应的杂质零通量梯度。
2011-11-24 physics.plasm-ph
Effects of collisions on impurity transport driven by electrostatic modes
从静电回旋动力学方程，包括与散装离子和杂质本身的碰撞的高电荷，碰撞杂质物种的双折射引起的准线性粒子通量计算。该方程通过杂质电荷数$Z$的幂展开来求解。在这种形式主义中，碰撞算子只影响杂质通量通过杂质的动力学在平行于磁场的方向。在反应堆相关的碰撞性，平行动力学是由平行电场，碰撞有一个小的影响，高度带电的，碰撞杂质的湍流粒子通量。
2020-06-24 physics.plasm-ph
Impurity effects on residual zonal flow in deuterium (D)-tritium (T) plasmas
在氘氚等离子体中，杂质对残余带状流有显著影响，当杂质的回旋半径大于（小于）主离子的回旋半径时，中尺度（俘获离子径向宽度$ρ_{bi}$和俘获电子径向宽度$ρ_{be}$之间的径向波长）残余ZF能级增加由于JET和ITER中存在具有容许浓度的各种杂质，即使对于痕量钨（W），也是如此。对于短尺度（与$ρ_{be}$相当的径向波长）区域，残余ZF水平被大多数杂质增加。在有效同位素质量较重的D-T等离子体中，非痕量杂质的存在减弱了中间残留ZF的增强趋势，而痕量W的存在对中间残留ZF的增强趋势没有影响。这些结果表明，杂质的存在可以修改剩余的ZF，并可能进一步影响ZF调节湍流以及相关的异常输运和磁聚变等离子体中的约束。潜在的相关性，我们的研究结果的实验观察和模拟结果进行了讨论。
2017-08-15 physics.plasm-ph
Dependence of Momentum Transport on the Dominant Turbulence Regime in the DIII-D Tokamak
Columbia University Fusion Research Center（哥伦比亚大学聚变研究中心）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马普等离子体物理研究所）；General Atomics（通用原子能公司）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；VTT（芬兰技术研究中心）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
研究DIII-D托卡马克中从ITG到TEM主导湍流转变时的湍流核心动量传输，应用特定框架经傅里叶分析分离相关贡献，通过多种计算证实转变，发现残余应力在低扭矩等离子体核心旋转预测中起重要作用，应纳入预测模型。
2026-07-20 physics.plasm-ph
A unified model of density limit in fusion plasmas
边缘密度的限制，统治轻杂质的辐射损失，建立了一个最小的圆柱形磁热平衡模型。对于欧姆托卡马克和反向场箍缩，极限与等离子体电流成线性关系，作为经验格林沃尔德极限。辅助加热增加了进一步的依赖性，缩放与0.4的权力，与L模式托卡马克实验。对于一个纯粹的外部加热配置的限制采取了一个类似Sudo的形式，主要取决于输入功率，并与最近的仿星器缩放兼容。
2016-09-26 physics.plasm-ph
Strategies for Advantageous Differential Transport of Ions in Magnetic Fusion Devices
在各种磁化等离子体几何形状中，人们早就知道高电荷杂质倾向于在较高密度的区域中积累。在这里，我们研究如何在存在额外的力量，如可能会发现在系统中的重力，快速旋转，或不可忽略的空间电荷的“碰撞捏”的变化。在一个旋转的圆柱形等离子体的情况下，我们描述了一个制度，其中径向最外层的离子物种是中间的质量和电荷。我们讨论的融合设备和等离子体质量过滤器的影响。
2018-01-19 physics.plasm-ph
Particle transport in density gradient driven TE mode turbulence
本文研究了托卡马克装置中存在陡电子密度梯度时主离子和微量杂质的湍流输运。被困电子（TE）模式湍流，主要由陡峭的电子密度梯度相关的H-模式物理驱动的参数选择，但与温度梯度驱动的湍流的密度梯度的过渡。通过非线性（NL）和准线性（QL）的gyrokinetic模拟使用基因代码得到的结果进行比较，从流体模型得到的结果。主要的离子和杂质的运输研究通过检查对流和扩散运输的平衡，作为量化的密度梯度对应于零粒子通量（峰值因子）。得到了杂质峰随背景电子密度梯度和杂质电荷数的定标关系。结果表明，杂质峰化因子对杂质电荷的依赖性很弱，且明显小于驱动电子密度梯度。
2011-12-03 physics.plasm-ph
Long-living Equilibria in Kinetic Astrophysical Plasma Turbulence
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，天文与行星学研究所）
该研究通过高分辨率模拟揭示了动能等离子体湍流中长寿命涡旋的形成机制，并将其与力自由状态联系起来，为理解天体物理现象提供了新视角。
2025-12-03 astro-ph.HE 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
Pinch dynamics in a low-$β$ plasma
本文研究了两个导电同轴圆柱体之间的环形空间中高电导等离子体中螺旋磁场${\bf B}({\bf x}, t)$的弛豫问题。等离子体密度低，其压力与磁压力相比可以忽略不计;等离子体的流动由洛伦兹力驱动，能量主要由介质的粘度耗散。磁场的轴向和环向通量在理想电导率极限下是守恒的，每单位轴向长度的质量也是守恒的。磁场在快速初始阶段松弛到无力状态，然后由于弱电阻率$η$的影响而缓慢衰减，同时被约束保持近似无力。兴趣集中在松弛场是否可以达到泰勒状态;但在假设的条件下，轴向和环向通量在每个圆柱拉格朗日表面内守恒，这是不可能的。因此，探索性地研究了与等离子体中的不稳定性和湍流相关的额外$α$效应的影响。采用与$q\,η\, ({\bf j}\cdot {\bf B})$成比例的假定的伪标量形式的$α$，其中$ {\bf j}=\nabla\times {\bf B}$和$q$是$\mathcal{O}(1)$无量纲参数。结果表明，当$q$小于一个临界值$q_c$，演变仍然是顺利的，类似于$q=0$，但如果$q>q_c$，负扩散效应作用于轴向分量的$\bf B$，产生高频快速阻尼振荡和相关的瞬态外观反转轴向场。然而，标量$γ={\bf j}\cdot {\bf B}/B^2$保持高度不均匀，使得场再次显示没有松弛到$γ$必须恒定的泰勒状态的迹象。
2017-03-02 physics.plasm-ph
Upper-hybrid wave driven Alfvenic turbulence in magnetized dusty plasmas
本文研究了带电尘埃等离子体中静电上混杂波和阿尔芬波的非线性耦合动力学。数值求解了一对描述UH波包络（包括相对论电子质量增加）与密度以及与AWs相关的压缩磁场扰动相互作用的非线性方程组，表明由于不稳定UH波的调制不稳定性，许多相干孤立波图案可以被激发和饱和。这些孤立模式的演化也显示出时空相干，时间以及时空混沌的状态，由于碰撞和融合的模式在随机运动。此外，这些时空特征表现出的小波功率谱分析。结果表明，尘埃磁等离子体中波能的重新分配发生在高次谐波模上，而高次谐波模又导致了阿尔文湍流的产生。这种情况可能发生在土星磁层附近，因为卡西尼号航天器在那里观察到许多静电孤立结构。
2011-02-14 physics.plasm-ph
The JET hybrid H-mode scenario from a pedestal turbulence perspective
本研究首次全面表征JET混合H-mode台基的回旋动理学湍流输运，通过模拟明确不同台基区域的主导不稳定模及E×B剪切、杂质的影响，验证了类反应堆条件下结果的稳定性。
2024-05-17 physics.plasm-ph
Possible mechanism responsible for observed impurity outward flow under radio frequency heating
分析了托卡马克等离子体中杂质极向非对称性对静电湍流驱动杂质输运的影响。研究发现，在存在非对称杂质布居的情况下，零通量杂质密度梯度（所谓的峰化因子）显著降低。如果不对称性足够大，则可能发生杂质通量的符号变化。这可能是在存在射频加热的情况下观察到杂质向外对流的原因。在温度梯度较低的区域，内外不对称的影响最为显著。在俘获电子模式占主导地位的情况下，上下不对称性也可以导致峰化因子从正到负的符号变化。离子平行压缩性对峰化因子的影响是显著的，并且在具有高温度梯度的区域中导致正峰化因子，即使在存在进出不对称的情况下也是如此。
2011-06-01 physics.plasm-ph
Global anomalous transport of ICRH- and NBI-heated fast ions
通过利用迹近似，人们可以获得巨大的计算优势时，解决全球湍流输运的杂质。特别是，这使得可行的研究非麦克斯韦运输耦合的半径和能量，允许碰撞和运输占类似的时间尺度上，发生快速离子。在这项工作中，我们研究了完全非线性ITG驱动的示踪湍流输运的局部加热和注入快离子。以前的结果表明，存在的兆电子伏范围内的少数加热的回旋共振，以及相关的密度捏效应。在这里，我们建立在这个结果使用t3core代码来解决这些少数民族的分布，始终包括碰撞，回旋湍流和加热的影响。使用相同的工具来研究注入的快离子的传输，我们对比了它们的传输与加热的少数民族的定性特征。我们的研究结果表明，加热少数更强烈的影响比注入快离子的微湍流。这种差异的物理解释提供了一个可能的解释，观察到的协同作用时，NBI加热与ICRH相结合。此外，我们超越了痕量近似开发一个模型，它允许人们很容易地占到减少异常运输由于在静电湍流中的快速离子的存在。
2017-01-08 physics.plasm-ph
Simulating X-point radiator turbulence
本研究使用边缘湍流代码GRILLIX模拟ASDEX Upgrade中X点辐射体（XPR）的完全脱靶现象，发现模拟与实验结果高度一致，并揭示了湍流和中性气体对脱靶前沿动态结构及输运的关键影响，从而解释了H模下ELM抑制现象。
2025-08-08 physics.plasm-ph
Neoclassical and gyrokinetic analysis of time-dependent helium transport experiments on MAST
在兆安球形托卡马克（MAST）上进行了L模式两点等离子体电流扫描和900 kA约束扫描的时间相关氦喷气实验。由电荷交换引起的He II谱线的评估表明，在两个L-模式等离子体的外部区域中的扩散和向内对流的异常速率。在H模式等离子体中发现了类似的扩散速率，然而这些速率与新古典预测一致。在L模等离子体核中发现的异常向内箍缩在H模核中也不明显。线性gyrokinetic模拟的一个通量表面在L-模式使用的GS 2和GKW代码发现，平衡流剪切足以稳定ITG模式，与北京谱仪的观测结果一致，并建议碰撞TEM可能占主导地位的异常氦粒子运输。与TEM相关的无量纲峰因子的准线性估计与实验符合得很好。无碰撞TEM在H模式下更稳定，因为电子密度梯度更平坦。因此，这个梯度的陡度是决定向内的新古典粒子箍缩和TEM湍流相关的粒子通量的关键。
2014-09-03 physics.plasm-ph
Hollow toroidal rotation profiles in strongly electron heated H-mode plasmas in the ASDEX Upgrade tokamak
Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Department of Applied Physics and Applied Mathematics, Columbia University（哥伦比亚大学应用物理与应用数学系）；VTT（芬兰技术研究中心VTT）
本研究探讨了ASDEX升级托卡马克中强电子回旋共振加热条件下I型ELMy H模式等离子体环形动量输运特性，发现强电子加热下空心旋转剖面的形成机制，揭示了内在扭矩与向内对流对维持有利旋转剖面的重要性。
2026-04-01 physics.plasm-ph
Turbulent impurity transport simulations in Wendelstein 7-X plasmas
本文用准线性和非线性回旋动力学方法研究了Wendelstein 7-X（W7-X）的湍流杂质输运。计算是用最近开发的陀螺动力学程序stella进行的。不同的杂质物种被认为是在存在各种类型的背景不稳定性：ITG，TEM和ETG模式的准线性部分的工作; ITG和TEM的非线性结果。虽然准线性的方法允许一个定性的结论的符号或相对重要性的各种贡献的通量，非线性模拟定量确定的湍流通量的大小，并检查在何种程度上准线性的结论成立。虽然大部分非线性模拟是在痕量杂质浓度下进行的，但也在实际有效电荷值下进行非线性模拟，以了解基于对痕量杂质进行的模拟得出的结论可以外推到实际杂质浓度的程度。结果表明，W7-X中的湍流径向杂质输运主要由普通扩散控制，这与最近的W7-X实验活动中测量的结果接近。还证实，热扩散增加了微弱的向内通量贡献，并且在不存在杂质温度和密度梯度的情况下，ITG和TEM驱动的湍流分别向内和向外推动杂质。
2020-08-17 physics.plasm-ph
Effects of the equilibrium model on impurity transport in tokamaks
给出了实际托卡马克几何结构中离子温度梯度模和俘获电子模驱动杂质输运的回旋动力学模拟，并与简化几何结构的结果进行了比较。gyrokinetic的结果，得到与基因代码在线性和非线性模式进行比较，在喷气式发动机的专用杂质注入放电的数据和分析。几个因素对热量和粒子输运的影响进行了讨论，贷款特别关注托卡马克的几何形状和旋转剪切。为此，使用s-α和同心圆平衡的结果进行比较，从JET实验的磁几何形状的结果。为了进一步接近实验条件，非线性陀螺动力学模拟进行碰撞和碳背景。杂质峰化因子，计算通过寻找对应于零粒子通量的局部密度梯度，进行了讨论。与简化几何形状相比，由于对流夹点的减少，在实际几何形状中杂质峰化因子被认为减少了~2倍。还可以看出，碰撞降低了低Z杂质的峰因子，同时增加了高电荷数的峰因子，这归因于随着碰撞的增加，输运光谱向更高波数的偏移。随着旋转扩散的增加，观察到峰值因子的总体降低，但这种降低不足以解释在JET中看到的平坦碳分布。
2013-12-19 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
Tractable flux-driven temperature, density, and rotation profile evolution with the quasilinear gyrokinetic transport model QuaLiKiz
准线性湍流输运模型是预测托卡马克堆芯等离子体分布的有效工具。他们的成功取决于当地的非线性gyrokinetic通量的再现。本文重点介绍了准线性回旋输运模型LiKiz [C. Bourdelle等人，2016年，血浆物理控制。Fusion 58 014036]，其采用模态结构的近似解，与全线性陀螺运动求解器相比，显著加快了计算时间。在集成建模应用程序中优化色散关系求解算法，使通量计算$\times10^{6-7}$比局部非线性模拟更快。这使得易于处理的模拟通量驱动的动态配置文件的演变，包括所有的传输通道：离子和电子热，主要粒子，杂质和动量。此外，LiKiz现在包括旋转和温度各向异性引起的极向不对称性对重杂质输运的影响，这对W输运应用很重要。在JETTO集成建模代码中的应用导致在10小时内使用10个CPU进行1秒的JET等离子体模拟。同时预测的核心密度，温度，和环形旋转配置文件的JET混合和基线实验，涵盖离子和电子湍流尺度。模拟成功地比较测量的配置文件，协议主要是在5-25%的范围内，根据标准的数字的优点。
2017-08-07 physics.plasm-ph
Argon, neon, and nitrogen impurity transport in the edge and SOL regions of a Tokamak
该研究利用BOUT++模拟托卡马克边缘与SOL区中等Z杂质输运，推导解析关系验证Ar⁺向内输运强于N⁺、Ne⁺，明确向内输运关联单极密度空穴、向外关联等离子体团，定量给出三种离子向内输运的占比。
2023-02-21 physics.plasm-ph
The JOREK non-linear extended MHD code and applications to large-scale instabilities and their control in magnetically confined fusion plasmas
JOREK是一个大规模并行的全隐式非线性扩展MHD程序，用于真实的托卡马克X点等离子体。它已成为国际上广泛使用的研究大尺度等离子体不稳定性及其控制的通用程序。本文给出了一个全面的概述实现的物理模型，数值方法应用于求解方程和物理研究与代码。一个专门的部分强调了为代码所做的一些验证工作。不同的物理模型的层次结构是可用的，包括一个自由边界和电阻壁扩展和混合动力学流体模型。该代码允许通量表面对齐等参有限元网格在单和双X点等离子体，可以扩展到真正的物理壁，并使用一个强大的全隐式时间步进。特别关注的是奠定了等离子体边缘和刮削层（SOL）的物理以及中断相关的现象。在JOREK获得的关于等离子体边缘和SOL的关键结果中，对边缘局域模（ELMs）、ELM周期和ELM控制的动态有了深刻的了解，这些动态是通过共振磁扰动、弹丸注入以及垂直磁反冲实现的。此外ELM自由制度，脱离物理，在ELM过程中的杂质的产生和运输，以及在基座区域的静电湍流进行了研究。关于中断，重点是由大量气体注入（MGI）和破碎弹丸注入（SPI），逃逸电子（RE）动力学以及RE与MHD模式的相互作用，和垂直位移事件（VDES）的热淬火和电流淬火触发的动力学。此外，种子和撕裂模式（TM）的抑制，自然发生的热猝灭的动力学锁定模式触发，和辐射崩溃正在研究中。
2021-04-21 physics.comp-ph physics.plasm-ph
