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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
In-Out impurity density asymmetry due to the Coriolis force in a rotating tokamak plasma
研究了旋转托卡马克等离子体中杂质环向和极向旋转引起的科氏力对杂质密度不对称性的影响。杂质密度的不对称性可以由具有q*v_theta_z*omega_z的科里奥利力引起，在这种情况下，当在磁通量表面中沿着磁场线从外侧向内侧移动时，可以看到正的科里奥利力。所提出的理论与ASDEX Upgrade的实验观测结果是一致的。
2018-01-25 physics.plasm-ph
Scaling of spontaneous rotation with temperature and plasma current in tokamaks
使用理论的论据，一个简单的比例律的大小的内禀旋转在托卡马克中观察到的动量注入的情况下，发现：在托卡马克的核心中产生的速度必须成正比的离子温度差的核心除以等离子体电流，独立的设备的大小。比例常数的数量级为$10\,\mathrm{km \cdot s^{-1} \cdot MA \cdot keV^{-1}}$。当内禀旋转剖面是空心的，即在托卡马克的核心是逆流的，在边缘是并流的，这封信中提出的标度律非常好地拟合了几个托卡马克的数据，这些托卡马克的尺寸相差很大，并由不同的机制加热。
2012-03-22 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
Sub-microsecond temporal evolution of edge density during edge localized modes in KSTAR tokamak plasmas inferred from ion cyclotron emission
在KSTAR托卡马克装置的边缘局域模（ELM）中，在等离子体外边缘质子回旋频率的谐波处检测到离子回旋辐射（ICE）。在ELM崩溃期间，发射通常会向下（偶尔向上）啁啾，并由受限的3MeV聚变产生的质子驱动，这些质子从等离子体核心有很大的漂移。我们充分利用动力学模拟在多个等离子体密度，以配合啁啾ICE的时间演变功能。这产生了一个独特的，非常高的时间分辨率诊断的崩溃边缘基座密度。
2017-02-06 physics.plasm-ph
Kinetic-Ballooning-Limited Pedestals in Spherical Tokamak Plasmas
本文提出理论模型首次匹配NSTX台基Diallo标度实验，证明球形托卡马克台基约束由动理学气球模而非理想气球模限制，并建立回旋动理学临界台基约束及宽度-高度标度表达式。
2024-04-07 physics.plasm-ph
Effect of magnetic perturbations on the 3D MHD self-organization of shaped tokamak plasmas
在三维非线性磁流体动力学模型的框架下，讨论了磁扰动对托卡马克等离子体螺旋自组织的影响。用\textsc{pixie3d}程序[L. Chacón，Phys. Plasmas { \bf 15}，056103（2008）]显示，$n=1$ MP显著地影响这种等离子体的自发准周期锯齿活动。特别地，由$m/n=1/1$和$2/1$ MP诱导的振荡的减轻。这些数值结果提供了一个确认以前的圆形托卡马克模拟，并与托卡马克实验中的RFX-mod和DIII-D设备。在反向场箍缩模拟和实验中也观察到通过MP的锯齿缓解。文中还讨论了多金属片对边缘磁场随机化的影响。
2016-03-11 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
Kinetic study of plasma current start-up under EBW power in tokamak plasmas
电子伯恩斯坦波（EBW）辅助托卡马克等离子体电流启动已在许多实验中得到成功的证实。动态启动阶段涉及场拓扑的变化，因为初始开放的磁场线在等离子体电流的启动下形成闭合的通量表面（CFS）。这种场拓扑结构的变化将带来电流驱动（CD）机制的变化，虽然已经提出了各种机制来解释CFS的形成，但以前没有进行详细的理论研究。在这里，我们报告的EBW辅助等离子体电流启动MAST的启动模型的发展。结果表明，碰撞是负责只有一小部分的CD，而开放的磁场线配置导致电子的非对称约束，这是负责CD的更大的一部分。
2017-05-18 physics.plasm-ph
The influences of the Magnetic Shear on the Improvement of the Quality of the Confinement in Plasma of Tokamak
本文研究了反向剪切对改善托卡马克等离子体约束质量，特别是减少反常输运的影响。为此，我们使用了一个特殊的模型的漂移波场。在二维和三维模型中对正剪切和反剪切下的颗粒运动轨迹进行了比较。此外，颗粒的扩散系数的两种情况下，正常和负剪切，进行评估。
2004-11-11 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
Finite-orbit-width effects on the geodesic acoustic mode in the toroidally rotating tokamak plasma
在考虑有限轨道宽度（FOW）共振效应的情况下，解析地研究了环形旋转托卡马克等离子体中测地声模（GAM）的朗道阻尼。分析结果表明，与数值解吻合良好。阻尼率对环向马赫数$M$的依赖关系依赖于$k_r ρ_i$。对于足够小的$k_r ρ_i$，阻尼率随$M$单调减小。对于相对较大的$k_r ρ_i$，阻尼率随着$M$增大直到接近最大值，然后随着$M$减小。
2016-11-16 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
Electrostatic gyrokinetic simulation of global tokamak boundary plasma and the generation of nonlinear intermittent turbulence
边界等离子体物理在托卡马克约束中起着重要的作用，但由于磁分界线和开放磁场几何中尺度不可分的非定域多物理，使得回旋动力学程序难以模拟。中性粒子也是边界等离子体物理的重要组成部分。本文报道了用惰性静电回旋技术模拟磁通驱动的低β静电边界等离子体。回旋运动离子和漂移运动电子的利用没有新古典和湍流动力学之间的尺度分离。结果表明，非线性间歇湍流是边界等离子体中磁分界面附近和刮削层中的一种自然回旋运动现象。
2017-01-25 physics.plasm-ph
Recent Developments in Bayesian Inference of Tokamak Plasma Equilibria and High-Dimensional Stochastic Quadratures
本文介绍了以力平衡为先验约束的托卡马克平衡贝叶斯推断的最新结果和技术突破。围绕模型参数表示和后验分析的问题进行了讨论和解决。这些观点激发了贝叶斯平衡分析和模拟工具（BEAST）软件的最新进展，该软件目前用于研究英国兆安培球形托卡马克（MAST）实验的平衡（von Nessi \emph{et. al.} 2012 \emph{J. Phys. A} \textbf{46} 185501）。国家的最先进的结果，使用BEAST研究MAST均衡进行了审查，与最近的代码进展被系统地提出，虽然出的手稿。
2014-05-24 physics.plasm-ph
Perturbative Determination of Plasma Microinstabilities in Tokamaks
最近，理论分析已经确定等离子体微不稳定性的主要机制，负责在托卡马克的异常热输运。特别是，微撕裂模式（MTM）已被记入与强烈的电子热通量的生产，最显着的是通过一个薄的自组织边界层称为基座。在这里，我们利用一种新的，随时间变化的分析编译明确的实验证据表明，MTM是活跃的基座区域。基座MTM的预期频率，作为从等离子体轮廓测量的时间的函数计算，示出在一个专门的实验中与观察到的磁湍流波动是非常一致的。此外，快速扰动的等离子体平衡引入解耦的不稳定性驱动和谐振位置，提供了一个令人信服的验证的分析模型。这一分析提供了强有力的证据，验证了现有的理论工作，并强调了MTMs在调节托卡马克中的电子热流的重要作用。
2021-02-08 physics.plasm-ph
Electrothermal Dynamics of Cold Front in Impure Tokamak Plasmas
Graduate School of Energy Science, Kyoto University（京都大学能源科学研究生院）
研究冷锋区域电流密度扰动的电热动力学，揭示电流密度分布变化与等离子体输运机制的关系。
2026-04-30 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
A Proposed Experiment to Study Relaxation Formation of a Spherical Tokamak with a Plasma Center Column
利用螺旋箍缩等离子体的驱动磁弛豫，可以形成具有等离子体中心柱（PCC）的球形托卡马克（ST）。ST-PCC原则上可以消除与材料中心柱相关的许多问题，这是ST反应器概念的关键弱点。这项工作总结了ST-PCC在通量放大、纵横比和伸长率方面的设计空间，基于Tang和Boozer的零β泰勒松弛分析[Phys. Plasmas 13，042514（2006）]。本文将讨论（1）ST-PCC的平衡和稳定性，（2）工程设计的问题，以及（3）拟议的ST-PCC和意大利正在进行的Proto-Sphera工作之间的主要区别。
2006-05-19 physics.plasm-ph
Bayesian neural network for plasma equilibria in the Korea Superconducting Tokamak Advanced Research
聚变梯度等离子体是物理上复杂的复杂系统之一，为了对核聚变反应堆进行彻底的控制，人们不断地建立起对不清楚的物理现象的等离子体理论。深度学习已经引起了人们对受控聚变等离子体领域的广泛关注，将物理现象与控制相关参数联系起来，而无需加深对等离子体理论的理解。尽管如此，量化深度学习模型的不确定性一直被要求，因为它们缺乏物理理解。因此，提出了一种能够呈现其概率分布的可靠深度学习模型的概念，以及在模型中灌输物理理论的方法。
2023-01-27 physics.plasm-ph
Effect of LH and ECR waves on plasma parameters in ADITYA Upgrade tokamak
Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Institute of Science, Nirma University（尼尔玛大学理学院）
ADITYA升级托卡马克利用ECRH和LHCD技术研究等离子体参数变化及其能量耦合效应。
2026-01-12 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
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
Investigation of the effects of transient heat loads on plasma-facing materials in Tokamaks
Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）；Plasma Physics and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute（核科学与技术研究院等离子体物理与核聚变研究学院）
本研究通过模拟托卡马克热负荷对钨材料的影响，探讨了瞬态热负荷对等离子体接触材料的破坏作用及严重性。
2025-11-29 physics.plasm-ph
Plasma flow evolution in response to resonant magnetic perturbation in a tokamak
外部非轴对称磁场（如误差场和共振磁扰动（RMP））通过等离子体响应影响等离子体动量输运和流动演化，而等离子体响应本身的演化也强烈依赖于等离子体流动。在传统的误差场论中，在"无滑移“条件下，已经捕捉到了两者之间的非线性相互作用，最近，该理论被扩展到允许"自由滑移”条件。与模拟相比，我们解决了非线性等离子体响应和流动演化驱动的单螺旋RMP在托卡马克，使用全电阻MHD模型的初始值代码NIMROD。并行（到${\mathbf k}$）流或"滑移频率“的配置文件和它的渐近稳定状态从NIMROD模拟的时间演化进行比较与传统的和扩展的非线性响应理论。这里${\mathbf k}$是传播岛的波矢量。与扩展理论的“自由滑移”条件下已经实现了良好的协议的平行流动剖面演变响应RMP在所有的电阻制度，而与传统的理论与"无滑移“条件下的差异趋于减少等离子体电阻率接近零。
2020-07-20 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
Self-consistent kinetic simulations of lower hybrid drift instability resulting in electron current driven by fusion products in tokamak plasmas
我们提出的粒子在细胞（PIC）模拟氘等离子体中的少数高能质子，这表明了集体不稳定性负责发射附近的较低的混合频率及其谐波。模拟捕捉低混合漂移不稳定性的制度相关的托卡马克聚变等离子体，并进一步表明，激发的电磁场集体和无碰撞耦合自由能从质子到定向电子运动。这导致反平行于磁场的不对称尾部。我们专注于斜传播模式下的条件下近似的外中平面边缘在一个大型托卡马克，通过它有通过限制中心出生的融合产品香蕉轨道，有大的径向偏移。一个完全自洽的电磁相对论PIC代码表示所有的矢量场量和粒子速度在三维空间作为一个单一的空间维度的功能是用来模拟这种情况下，通过演变的初始反平行行进环束分布的3MeV质子在背景10keV麦克斯韦氘等离子体与现实的离子-电子质量比。因此，模拟展示了一个关键的建筑块α通道的情况下燃烧聚变等离子体托卡马克。
2010-10-11 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
Plasma Position Constrained Free-Boundary MHD Equilibrium in Tokamaks using pyIPREQ
本研究开发了基于有限差分与格林函数法的托卡马克自由边界MHD平衡程序pyIPREQ，在PEST、IPREQ框架基础上新增多项功能，经基准验证后可用于多托卡马克装置的平衡计算与场景预测。
2025-10-03 physics.plasm-ph
Large-mode-number magnetohydrodynamic instability driven by sheared flows in a tokamak plasma with reversed central shear
本文分析了在具有反向中心剪切的位形中，托卡马克安全因子剖面最小q_min附近的亚阿尔文剪切流层的影响。足够强的速度剪切产生了一个快速增长的Kelvin-Helmholtz（KH）类理想磁流体动力学（MHD）模式与主导模式数m，n ~ 10的广谱。有限电阻率的非线性模拟表明，磁重联附近的波纹所造成的KH样涡，湍流结构的形成，和一个扁平的流动剖面。KH模式相比，双撕裂模式（DTM）占主导地位，在较低的剪切速率。讨论了这些结果在具有内输运势垒的托卡马克装置中的可能应用。
2007-01-12 physics.plasm-ph
