核聚变与等离子体物理

李妙辉，丁伯江，孔二华，张磊，单家方，刘甫坤，王茂，徐旵东

2011, 31(4): 289-296.

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介绍了波的射线轨迹程序C3PO和求解三维Fokker-Planck方程程序LUKE的基本计算过程及其物理机制。该程序采用的是反弹平均方法，考虑了相对论效应和捕获粒子效应。利用此程序模拟并分析了EAST偏滤器位形下等离子体电流对低杂波传播以及驱动效率的影响。计算结果表明，随着电流的增大，低杂波射线轨迹在极向的旋转加快，功率沉积位置内移，驱动效率变大。此外，还发现当波束在上平面边界反射回来向等离子体中心传播时，平行折射率有较大的上移。考虑快电子的径向扩散后，驱动电流分布变宽。横越边界的损失以及一部分快电子因扩散到碰撞增强的区域而迅速慢化导致驱动效率下降。当扩散系数为1.5m² •s^-1时，驱动电流的模拟值和实验值基本吻合。

脉冲调制射频功率测量中的标定及FFT分析方法研究

霍伟刚1, 2，苏成1，孙斌1，丁振峰1

2011, 31(4): 297-304.

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利用电压/电流探头和数字示波器实现了脉冲调制射频功率测量。电压/电流探头输出的电压、电流信号由数字示波器采集存储，电压、电流的幅值及相位差由FFT分析得到。在不同频率下，对电压、电流幅值及相位差进行标定，获得计算射频功率的标定参数。分析表明电压、电流相位差是影响标定系数的主要因素，FFT方法处理非稳态调幅电压、电流时存在问题，只有在零无功功率处才能获得可信的吸收功率。

斜变法在HL-2A电子回旋加热功率沉积计算中的应用

李恩平，冯震，刘春华，姚可，聂林，黄渊

2011, 31(4): 305-309.

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介绍了用斜变法计算等离子体在辅助加热中能量沉积剖面的基本原理，并首次在HL-2A上利用斜变法处理在电子回旋波注入时刻电子的温度密度等参数数据，得出了电子回旋在轴加热和离轴加热的功率沉积剖面，验证了该方法的适用性。

过冷沸腾数值模拟在EAST第一壁中的应用

康钦兰1，宋云涛1，黄生洪2，王忠伟1，戢翔1

2011, 31(4): 310-314.

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介绍了过冷沸腾换热的数值模拟方法以及在EAST第一壁组件冷却系统中的应用。采用双流体模型，系统分析了过冷沸腾壁面换热过程中存在的各种换热模式，给出了Fluent软件封闭关系式中所需的质量、动量以及能量的交换项的形式。采用用户自定义函数(UDF)模拟壁面沸腾气化过程，对提出的模拟方法与已发表的实验数据对比进行了校核，得出合理的结论。最后分析了过冷沸腾两相流在EAST第一壁中的工程应用，模拟了热沉冷却结构的沸腾换热现象。为EAST PFCs的冷却结构优化提供了依据。

多光子非线性Compton散射对等离子体中电子运动的影响

郝晓飞1，孙甫照2，郝东山1

2011, 31(4): 315-319.

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应用多光子非线性Compton散射模型，研究了多光子非线性Compton散射对激光等离子体中电子运动的影响，提出了将入射激光和Compton散射光形成的耦合光、耦合光与等离子体产生的自生磁场形成的混合场作为加速电子的新机制，对电子动量和能量方程进行了修正和数值模拟。结果表明，当混合场的电场振幅与磁场振幅相等时，回旋共振电子在与混合场作用时间内能被加速到很高的能量；电子加速能量随耦合光幅值的增大而增大，随电子耦合初始角度的增大而周期变小，随电子横向耦合归一化初始速度的增大，开始时较快增加，之后缓慢增加，最后趋于稳定。

氢气甚高频与高频容性耦合放电等离子体特征的比较

姚福宝, 郝莹莹, 张连珠, 赵海涛

2011, 31(4): 320-326.

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开发了氢气甚高频(60MHz)容性耦合放电的PIC/MC模型。在模型中考虑了带电粒子(e，H⁺，H₂⁺，H₃⁺))与H₂的21种碰撞反应过程，模拟了氢气甚高频放电射频电场和电势分布以及电子和氢离子(H⁺，H₂⁺，H₃⁺)粒子密度和平均能量分布，并与频率为13.56MHz的放电结果进行了比较。结果表明，相对于频率13.56MHz的放电，氢气甚高频放电等离子体电势增高，导致两电极附近的电场增强；另外，两鞘层厚度变窄并且电子和H₃⁺离子平均能量减小，其总密度却增加。H₃⁺离子为氢气甚高频放电空间的主要离子，H₂⁺离子密度比H₃⁺离子小约2～3个数量级。

钨等离子体平均离化度研究

黄华1，姜明1，马波1，吴双1, 杨志坚1，苟富均2

2011, 31(4): 327-332.

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用SHML模型计算了在局域热力学平衡条件下钨等离子体在温度为0.3~10keV、密度为0.001~ 0.1g•cm^-3范围内的平均离化度，研究了钨等离子体平均离化度随温度、密度的变化规律。结果表明，钨等离子体的平均离化度随着密度的增加而减小，随着温度的升高而增大，并且在增大的过程中出现了三个平台。研究了电离势对离化度的影响，解释了出现平台的原因。

HL-2M装置反馈控制系统的设计

张国辉，夏凡，宋显明，罗萃文，宋啸，赵丽，廖敏

2011, 31(4): 332-338.

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简要描述HL-2M控制系统的概念设计，主要对其中反馈控制部分作了介绍，重新编写了反馈控制程序。为了满足HL-2M装置对控制系统的进一步要求，重新设计了反馈控制系统程序。对其中一些功能的实现方法进行了设计改进，引入了由反射内存卡构建的实时通讯网络，并以此通讯网络为基础进行了反馈控制系统的架构布局。在Linux操作系统中，利用以前放电的实验数据，模拟测试了新的反馈控制系统。测试结果良好，满足预期要求。

HL-2M装置放电管理平台研制

宋啸，夏凡，宋显明，张国辉，潘宇东，潘莉

2011, 31(4): 339-343.

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HL-2M装置放电管理平台的主要功能是为装置运行人员提供一个运行时序系、PLC逻辑保护系统和反馈控制系统的平台。在放电间歇，它在历史数据的基础上预置下一次放电的各种控制波形、配置各个技术子系统的运行模式和运行参数。其基于反射内存的通讯机制主要负责将控制参数和预设波形以有效的、可靠的方式传递到其它子系统中。与各相关子系统之间的联合调试表明，HL-2M装置放电管理平台运行可靠。

中国2×6固态实验包层模块活化计算分析

韩静茹, 陈义学, 张国书, 曹启祥

2011, 31(4): 344-349.

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基于中国氦冷固态实验包层模块(CH-HCSB-TBM)的新设计方案，采用蒙特卡罗粒子输运程序MCNP和欧洲活化计算程序FISPACT，对CH-HCSB-TBM进行了三维活化计算分析。计算结果表明，停堆初期TBM总的放射性活度、衰变余热分别为1.78×10¹⁶Bq和3.01kW，主要受结构材料CLF-1影响。同时给出了影响TBM材料活化特性的主要核素及其生成途径，为TBM设计的材料选取和优化提供依据。根据计算的停堆剂量率可知，TBM中的活化材料都能采取远程操作实现再循环利用，可有效防止放射性环境危害问题。

ITER中子屏蔽结构的设计与分析

邵珠振1，王传礼1，宋云涛2

2011, 31(4): 350-355.

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在ITER真空室的双层壳体之间嵌入中子屏蔽结构用来屏蔽聚变反应中产生的中子流和降低环向磁场的波纹度，从而确保聚变反应的安全进行。阐述了中子屏蔽结构的概念设计、设计准则、详细设计、装配方案等整个设计过程。选取组成整个中子屏蔽结构的一个屏蔽块作为研究对象，通过分载荷步对其进行了热-结构耦合分析，获得各部件响应应力均小于许用应力，满足ITER国际组的设计要求，从而验证了中子屏蔽结构设计的合理性。

ITER TBM第一壁制造方法与样件试制

叶兴福，冯开明，罗天勇，张国书

2011, 31(4): 356-359.

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介绍了ITER实验包层模块(TBM)第一壁(FW)的四种加工方式，并且采用其中一种铣槽—电子束焊接—折弯法，用304不锈钢加工了一个FW验证件。对制成的FW样件沿流道切割开，测得弯曲处最小流道面积为弯曲前的85%，弯曲处流道外侧壁厚的减薄较明显，但可以通过机械加工的方法来控制。为了进一步证实这种加工方式的可行性，下一步须使用FW实际使用的低活化铁素体马氏体钢(RAFM)来研究此方法。

中国氦冷固态TBM对ITER环向场线圈能量沉积的影响

赵奉超，栗再新，张国书，冯开明，曹启祥

2011, 31(4): 360-364.

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基于国际热核实验堆(ITER)的Alite 模型和中国氦冷固态陶瓷试验包层模块 (CN HCCB TBM)，对装载了CN HCCB TBM后ITER装置的环向场线圈(TFC)的能量沉积的分布和CN HCCB TBM对能量沉积的影响进行了计算分析。结果表明，放入CN HCCB TBM 会使TFC能量沉积减小了3%左右，不会使TFC能量沉积情况恶化；TFC能量沉积主要位于内侧的14个扇区，TFC包壳和超导材料的功率密度的最大值低于限值，满足要求。

Langmuir探针法结合发射光谱法诊断螺旋波低压氢等离子体

高映雪1, 2, 吴卫东1, 2, 戴阳1, 2, 姜帆1, 3

2011, 31(4): 365-371.

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采用Langmuir探针法结合发射光谱法对螺旋波诱导的低压氢等离子体进行诊断，根据Druyvesteyn方法和日冕模型分析电子能量几率函数(EEPF)、有效电子温度(T_eff)、电子密度(n_e)及激发态氢原子密度(n_H^*)随实验参数的变化规律。结果表明：随射频功率(P_rf)、气压(p)和约束磁场(B)的增大，EEPF峰位由高能向低能移动，T_eff下降；当P_rf从25W增大至35W左右时，n_e发生跳跃增长，而n_H^*始终随P_rf增大线性增长; 随p增大，n_e 和n_H^*都呈现先增加后减小的变化规律; 随B增强，n_e线性增长，而n_H^*先增大后减小。

等离子体制备铁纳米颗粒方法及实验研究

杨丽梅1，王达望1, 2，张禹涛1, 3，马腾才1

2011, 31(4): 372-378.

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介绍了用等离子体法制备铁纳米颗粒的技术，并与传统的共热解、电弧法等进行了比较；给出了等离子体制备铁纳米颗粒的实验研究进展。结果表明，采用新型等离子体方法制备铁纳米颗粒是一种高效、低污染、适合工业化生产的方法。

《核聚变与等离子体物理》2011年第31卷总目次

2011, 31(4): 379-384.

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