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
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
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
Poloidal inhomogeneity of the particle fluctuation induced fluxes near of the LCFS at lower hybrid heating and improved confinement transition at the FT-2 tokamak
本文介绍了FT-2的光谱和微湍流实验数据及其分析。结果表明，FT-2中LH加热（LHH）产生的径向电场Er足以形成输运势垒。当LHH关闭时，ETB形成。在两个不同的极向角下，测量了太阳光LCFS附近的径向涨落引起的E B漂移通量密度。为此目的，使用两个朗缪尔探针位于低场和高场侧的环面。登记的极向和径向分量的电场和密度波动在同一时间在一个放电允许测量的极向不对称的传输减少机制的径向和极向粒子通量在SOL中。绝对E（~）涨落水平与Er切变的符号有关。用X模起伏反射法研究了LCFS附近L-H跃迁中极向ErxB旋转剪切E-B对微尺度湍流的影响。新的数据是通过空间光谱技术获得的。
2004-10-19 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
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
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
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
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
Tokamak MHD equilibria with reversed magnetic shear and sheared flow
本文通过给出与实验一致的安全因子、极向速度和轴向速度分布，构造了具有反向磁剪切（s < 0）和剪切流的圆柱对称磁约束等离子体的磁流体动力学平衡方程的解析解。
2003-11-13 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
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
Tokamak-like Vlasov equilibria
具有真空环形磁场的轴对称等离子体的Vlasov平衡，在选择离子和电子分布函数的情况下，可以简化为Grad-Shafranov型方程。拟中性缩小了分布函数的选择范围。与电子分布函数由位移麦克斯韦组成的二维对称平衡相反，环形平衡需要变形麦克斯韦。为了能够进行计算，该变形通过Heaviside阶跃函数或指数函数产生。由此产生的Grad-Shafranov-like方程显式地建立。
2014-01-31 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
Development of a free boundary Tokamak Equilibrium Solver (TES) for Advanced Study of Tokamak Equilibria
本文介绍了为进一步研究托卡马克平衡而开发的自由边界托卡马克平衡解算器（TES）。一种是解决固有轴对称不稳定性的广义方法，这是在自由边界条件下的平衡计算中遇到的。另一个是一个扩展，以处理一个新的偏滤器的几何形状，如雪花或X偏滤器。对于验证，解决方案的唯一性确认的计算域的变化的独立性，数学的正确性和准确性的平衡配置文件进行检查的直接比较与分析平衡被称为广义Solovev平衡，并通过检查内在的轴对称不稳定性的控制力平衡关系进行测试。作为一个有价值的应用，在KSTAR线圈系统的情况下，讨论了要求极向磁场为二阶零点的雪花平衡。
2015-03-11 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
Microstability of $β\sim 1$ tokamak equilibria
高功率密度托卡马克为设计具有成本效益的聚变装置提供了一种潜在的解决方案。实现高功率密度的一种方式是在高$β$值（热压力与磁压力的比率）下操作，即，$β\sim 1$。然而，$β\sim 1$状态对于各种压力和电流驱动的不稳定性可能是不稳定的，或者具有不利的微稳定性性质。为了探索这些可能性，我们生成$β\sim 1$平衡并研究其稳定性。首先，我们研究了过去用于生成$β\sim 1$平衡的分析技术，并概述了其局限性。因此，我们用计算机程序$\texttt{VMEC}$证明了高$β$平衡的产生.然后，我们分析这些平衡，以确定其对无限的$n$理想气球模式的稳定性。接下来，我们进行了详细的微观稳定性研究，首先评估静电ITG和TEM不稳定性。我们观察到有趣的行为高$β$平衡-稳定这些模式通过两种不同的机制。最后，我们进行电磁陀螺动力学模拟，并再次观察稳定的趋势，在高$β$的平衡。这些趋势不同于其较低的$β$对应物，并提供了一种替代的、潜在的有利的托卡马克运行机制。
2022-08-10 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
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
Vlasov tokamak equilibria with shearad toroidal flow and anisotropic pressure
通过根据两个粒子的运动常数，即能量和环向角动量，选择适当的形变麦克斯韦离子和电子分布函数，我们将准中性等离子体的Vlasov轴对称平衡问题化为一个超越的Grad-Shafranov类方程.该方程的Dirichlet边界条件下的解析规定的边界具有较低的X-点，构建托卡马克平衡与环形剪切离子流和各向异性压力的数值求解。根据分布函数的变形，这些稳态可以具有在磁轴上达到峰值或中空的环形电流密度。这两种平衡可以看作是与磁轴上分布函数的对称性有关的一个分岔。
2015-08-10 physics.plasm-ph
GSPD: An algorithm for time-dependent tokamak equilibria design
提出GSPD算法，用于设计时变托卡马克平衡，同时满足力平衡和导体电路动力学，代码开源。
2023-06-22 physics.plasm-ph
Theoretical research on low-frequency drift Alfvén waves in general Tokamak equilibria
Southwestern Institute of Physics（西南核物理与化学研究所）；Consorzio CREATE（CREATE联合体）
本文通过建立一般托卡马克平衡情况下的动力学模型，研究低频漂移阿尔芬波的特性，探讨离子轨道效应及不同极限条件下的理论结果。
2026-01-16 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
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
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
Conditions for up-down asymmetry in the core of tokamak equilibria
为了确定托卡马克等离子体核心磁表面上下不对称性的关键参数，在磁轴周围寻求局部磁平衡解。的不对称性被发现基本上是由轴上流动的环形电流密度的比例的外部场的奇数扰动，管理传播到核心的等离子体边界的分数。预测进行了测试，并说明了第一次与分析Solovev平衡，然后使用实验相关的数值平衡。空心电流密度分布，因此反向磁剪切，被认为是至关重要的核心不对称值，通常只发现附近的等离子体边缘。
2013-08-22 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
Non-existence of normal tokamak equilibria with negative central current
最近的托卡马克实验采用离轴，无感电流驱动器已经发现，一个大的中心电流孔可以产生。在该区域中，电流密度被测量为近似为零，尽管原则上存在足够的电流驱动功率以使中心电流密度显著地变为负值。最近的论文已经使用了一个大的纵横比展开，以表明正常的MHD平衡（轴对称嵌套通量表面，非奇异场，单调的峰值压力分布）不能存在与负中心电流。我们在这里扩展证明任意的长宽比，使用维里定理的一个变体，以获得一个相对简单的积分约束的平衡。然而，这个约束本身并不排除与非嵌套通量表面的平衡，或者与可能自发产生的奇异场和/或中空压力分布的平衡。
2003-08-25 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
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
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
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
Resistive axisymmetric equilibria with arbitrary flow
本文分析了具有任意不可压缩流和有限电阻率的轴对称平衡问题。结果表明，与大的纵横比近似或消失极向电流，均匀的电导率分布是一致的平衡流。对轴对称场反转位形中的环向流和极向流共存也作了评论。
2000-03-28 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
Sawtooth crash in tokamak as a sequence of Multi-region Relaxed MHD equilibria
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；the Australian National University（澳大利亚国立大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Australian Nuclear Science and Technology Organisation（澳大利亚核科学与技术组织）
本研究将托卡马克锯齿崩塌建模为多区域弛豫磁流体动力学平衡序列，用SPEC构建中间态平衡，验证了重联过程特征，与M3D-C1吻合良好，为MHD模拟提供了补充方法。
2025-11-02 physics.plasm-ph
Symmetries of the Electromagnetic Turbulence in a Tokamak Edge
本文构建托卡马克边界等离子体湍流的低频简化模型，证明可由单一电势方程描述，并揭示二维湍流对非轴对称涨落具有吸引性的特定傅里叶分支及其两种物理状态。
2024-07-01 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Quantifying resonant drive in resistive perturbed tokamak equilibria
Columbia University（哥伦比亚大学）；Seoul National University（首尔国立大学）
研究通过渐近匹配解探讨了共振驱动指标Δ_{mn}和b_{pen}在电阻性扰动托卡马克平衡中的关系，发现电阻物理使主导模式谱向较低的极化模式数m偏移。
2026-03-18 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
Magnetohydrodynamic equilibria of a cylindrical plasma with poloidal mass flow and arbitrary cross section shape
本文在理想磁流体力学理论的框架内研究了具有任意形状截面的纯极向质量流圆柱形等离子体的平衡问题。对于所考虑的系统，它表明，只有不可压缩流是可能的，因此，一般的二维流动平衡方程减少到一个单一的二阶拟线性偏微分方程的极向磁通量函数$ψ$，其中出现四个轮廓泛函的$ψ$。除了当与极向磁场的阿尔文速度有关的马赫数模为1时出现奇点外，该方程总是椭圆的，并允许构造几类解析解。研究了等离子体在理想导电圆柱边界内的精确等离子体方程，得到了等离子体方程中电流密度平坦和电流密度峰值的精确等离子体方程。
1996-08-27 physics.plasm-ph 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
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
Neural network tokamak equilibria with incompressible flows
我们提出了几个数值解广义格拉德-沙夫拉诺夫方程（GGSE），它管理轴对称等离子体平衡与不可压缩的任意方向的流动，使用完全连接，前馈，深度神经网络，也被称为多层感知器。这样的人工神经网络（ANN）的训练，以近似托卡马克相关的平衡后，最小化的GGSE均方残差的等离子体体积和等离子体边界上的极向通量函数。解决方案的Solovev和一般的线性化的ananalgeses的自由函数中所涉及的GGSE获得和基准对已知的解析解。我们还构建了一个非线性平衡结合相关的高限制模式的特性。在我们的数值实验中，我们观察到，改变训练点的径向分布对训练解的准确性的影响非常小。特别是它示出，在等离子体边缘的训练点的局部化结果在ANN的解决方案，相当准确地描述了整个磁配置，从而证明了人工神经网络的插值能力。
2022-03-23 physics.comp-ph 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
Analysing the impact of anisotropy pressure on tokamak equilibria
中性束注入或离子回旋共振加热引起压力各向异性。对轴对称等离子体平衡程序HELENA进行了改进，使之包括各向异性和环形流。用解析和数值方法研究了各向异性平衡态的决定因素及其对磁通面、磁轴偏移、压力和密度等值线偏离磁通面的影响。使用$p_\parallel/p_\perp \approx 1.5$时，$p_\perp$在$s=0.5$通量表面上可以变化20%，处于MAST样平衡。我们还重新评估了广泛应用的各向异性近似，其中$p^*=(p_\parallel + p_\perp)/2$，平行和垂直压力的平均值，作为近似的各向同性压力。我们发现用$p_\parallel/p_\perp \approx 1.25$分别用各向同性和各向异性模型重建相同的MAST放电，在环向场上有3%的差异，但在极向电流上有66%的差异。
2014-03-20 physics.plasm-ph
Axisymmetric hybrid Vlasov equilibria with applications to tokamak plasmas
本文推导了包含动能离子和无质量流体电子的混合 Vlasov 模型轴对称平衡方程，该系统由 Grad-Shafranov 方程和积分方程组成，可用于计算 tokamak 等离子体的平衡磁场和离子分布，并揭示了流体电子带来的极向电流分量。
2024-06-05 physics.plasm-ph
Determining the Validity of Tokamak Perturbed Equilibrium Modeling Using Nonlinear Equilibria
本研究利用非线性三维平衡确定托卡马克微扰平衡模型的正确轴对称参考系，验证了线性理论在现有线圈公差下的有效性，并为未来设备公差设定提供指导。
2025-06-17 physics.plasm-ph
