当期目录

2009年 第29卷 第1期    刊出日期：2009-03-15

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等离子体物理学

HL-2A装置等离子体破裂实时预测系统

邱 银, 黄 渊, 郑永真, 杨青巍, 崔正英, 季小全

2009, 29(1):  1-5. 

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HL-2A装置MHD不稳定性实时预测破裂系统采用了一种简单有效的方法来预测MHD不稳定性导致的等离子体大破裂。利用Mirnov线圈探测MHD信号，根据信号的振幅或频率特点设定计算方法，来预测等离子体破裂先兆，然后用激光吹气注入杂质来缓解等离子体破裂。研究结果表明，该系统能够实时预测破裂先兆，按量注入杂质后，可达到破裂缓解目的。

通道插件管道MHD效应初步实验结果

许增裕, 潘传杰, 张秀杰, 赵 丽, 张 键, 杨国骥

2009, 29(1):  6-9. 

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给出了通道插件管道MHD效应的初步实验结果，结果表明：中心区流速分布与数值预测的差别较大，且不同位置的管道截面流速分布不同，在压力平衡孔之间呈周期性变化；宏观的中心区与边缘区流量分配、MHD压降与简化理论预测结果相接近。这些数据将给FCI管道数值分析模型的完善和液态包层设计提供参考。

HL-2A等离子体的热辐射测量

李雪泓, 李 伟, 刘 仪

2009, 29(1):  10-15. 

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对HL-2A装置限制器位形和偏滤器位形下放电气体分别为氘和氦时的等离子体热辐射测量结果做了初步分析，分析结果表明：在偏滤器室注入惰性气体能够有效的降低到达靶板的热辐射；超声分子束注入时，观测到注入粒子在等离子体中输运过程；氦放电时的辐射比值明显高于氘放电时的比值；真空室器壁的处理能够有效地降低辐射损失，硅化对器壁条件的改善效果明显。

中性束注入托卡马克中产生的快离子自举电流

黄千红, 龚学余, 谢安平, 刘柏青

2009, 29(1):  16-22. 

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研究了在托卡马克装置中中性束注入时快离子自举电流的产生。利用快离子分布函数在两小增量δ=ρ_p/a (ρ_p是极向拉莫尔半径，a是小半径)和δ^*=τ_B/τ_s(τ_B是俘获粒子反弹周期，τ_s是慢化时间)下进行展开的方法求解漂移动力学方程；给出了快离子自举电流的一般表达式。计算了圆截面大纵横比托卡马克中快离子自举电流密度分布和总的快离子自举电流的大小，研究表明：在中性束垂直注入时快离子自举电流约占总电流10%；自举电流的大小既敏感地依赖于中性束注入的角度——平行注入时较小、接近垂直时迅速增大，同时也较强的依赖于快离子的产生速度与临界速度的比值，即v_b/v_c，而v_b²∝E(束能量)；自举电流的大小随注入束能量的增加而迅速增大。

长腔HCN激光器工作参数优化

唐益武, 邓中朝, 周艳, 易江

2009, 29(1):  23-26. 

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对影响长腔HCN激光器功率输出的各种参数进行了调试实验，实验结果表明，激光器的最佳参数为：栅网250目/英寸、工作波导管壁温130°C、混合气体流量21.3sccm、激光工作电流1.3A、工作气体压力147Pa、补充He气流量12sccm。在最佳工作参数条件下，长腔HCN激光器的激光输出为210mW。

HL-2A装置偏滤器外靶板热负荷的红外测量

臧临阁, 李 伟, 严龙文

2009, 29(1):  27-32. 

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利用红外相机对HL-2A装置外偏滤器靶板的表面温度进行了测量，得到了具有一定时空分辨的红外热图。用一维热传导模型对热点处的温升进行数据处理，得到了轰击点上的热负荷演变曲线。分别对辐射偏滤器、ECRH加热、中性束注入、破裂四种放电情况下的热负荷曲线进行了分析，并就辐射偏滤器和破裂两种放电的热负荷与靶板探针测得的结果进行了比较。

HT-7装置低杂波电流驱动逃逸电子行为分析

卢洪伟, 胡立群, 林士耀, HT-7实验组

2009, 29(1):  33-38. 

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用NaI闪烁体探测器组成的逃逸电子诊断系统和CdTe半导体探测阵列组成的快电子轫致辐射诊断系统，研究了一定等离子体密度条件下低杂波功率和等离子体电流对逃逸产生的影响以及一定低杂波功率下等离子体密度对逃逸电子产生的不同作用效果。根据实验数据计算了HT-7装置等离子体中电子逃逸的阈值电场和一定放电条件下电子逃逸的阈值能量。

氮气辉光放电等离子体过程的PIC/MCC模拟

赵书霞, 张连珠

2009, 29(1):  39-43. 

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采用粒子模拟与蒙特卡罗模型相结合(PIC/MCC)的方法，建立了氮分子气体辉光放电自洽的混合模型，其中带电粒子在电场中的运动及其产生的自洽场由PIC方法的静电模型描述，粒子间的碰撞过程由MC方法描述。模拟了放电过程及带电粒子(e、N₂⁺、N⁺)在整个放电空间的行为及与之对应的自洽电场和电势的分布，通过计算带电粒子在负辉区的几率分布函数，讨论了带电粒子(e、N₂⁺、N⁺)在负辉区的行为和分布特征。计算的分子离子密度与实验结果一致。

有限磁场中激光引导电磁脉冲的传播特性研究

夏新仁, 尹成友

2009, 29(1):  44-50. 

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分析了有限磁场中激光等离子体通道周围为有耗气体介质时激光引导电磁脉冲传播的一般模式的传播特性，建立了有限磁场中激光等离子体通道引导电磁脉冲的几何模型，导出了广义柱坐标系下各向异性介质中纵向场所满足的波动方程及纵向场与横向场的关系。利用边界条件给出了有限磁场中激光引导电磁脉冲传播模式的严格特征方程，重点讨论了传播常数随等离子体参数、周围介质参数和外加磁场的变化。结果表明，有限磁场中激光引导电磁脉冲的传播特性比无磁场或外加无穷大磁场时更具有可控性。

核聚变工程技术

HL-2A欧姆电源逻辑无环流运行

王英翘, 姚列英, 宣伟民

2009, 29(1):  51-54. 

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介绍了HL-2A欧姆电源及其逻辑无环流运行方式。用于判断负载电流过零点的变流器状态检测器通过监测变流器每个晶闸管桥臂的状态来判断负载电流是否为零，克服了直接测量负载电流精度低、可靠性差的不足。此检测器的响应时间可达1ms。欧姆电源运行在逻辑无环流方式下可使欧姆变压器的伏秒数得到充分利用，提高装置的放电参数，等离子体电流可达420kA。

会切场离子源放电参数的变化对放电特性的影响

于利明, 钟光武, 姜韶风, 雷光玖, 卢大伦, 曹建勇

2009, 29(1):  55-58. 

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介绍了HL-2A装置会切场桶式离子源在实验平台运行时某些放电参数的变化对离子源放电特性的影响。分析并讨论了产生这些现象的原因。这对于提高源的可靠性和稳定性，提高饱和离子流密度，增大引出电流和提高弧效率有一定的指导作用。

中国氦冷固态实验包层2×6模型三维中子学计算  

李增强, 冯开明, 张国书, 袁涛

2009, 29(1):  59-61. 

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基于中国ITER氦冷固态增殖剂实验包层(CH HCSB TBM)最新2×6模块化结构设计，用三维中子输运计算程序MCNP/4C和相应数据库，对ITER实验包层模块设计的中子学问题进行计算分析，计算出在实际运行工况下，氚增殖率为0.0123g.d^-1，整个TBM内的核热沉积为0.587MW。在各材料区内，最高功率密度为6.26MW.m^-3，同时给出了不同材料区的功率密度。

ITER固态试验包层模块设计三维活化分析

曹启祥, 冯开明, 张国书

2009, 29(1):  62-66. 

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用三维蒙特卡罗中子-光子输运程序MCNP和放射性计算程序FDKR，对中国ITER氦冷固态试验包层模块(CH HCSB TBM)进行了初步的三维活化分析。计算结果表明：TBM设计中活化产物的放射性、余热和潜在生物危害因子(BHP)主要来自结构材料；在500MW聚变功率下辐照0.53年，停堆时CH HCSB TBM的总放射性、余热和BHP分别为1.182×10¹⁷Bq、2.463×10^-2MW和5.651×10³km^3.kW^-1。在计算时，通过自动接口程序，实现了MCNP与FDKR之间的自动连接及数据处理。

ITER中子通量监测器的中子学计算

袁国梁, 杨进蔚, 张国书, 杨青巍

2009, 29(1):  67-71. 

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对ITER中子通量监测器(NFM)建立了简化模型并进行了计算分析。利用MCNP程序模拟计算了具有不同慢化剂材料/类型的NFM的探测效率能量响应和时间响应，通过对结果的分析确定了不同NFM上所使用的慢化剂种类及其用量，同时给出了对ITER NFM的初步物理认识。

等离子体应用

等离子体气动激励控制平板边界层的仿真研究

梁华, 李应红, 吴云, 马清源, 武卫

2009, 29(1):  72-77. 

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对等离子体气动激励控制边界层进行了数值仿真。将等离子体气动激励对边界层的作用建模成动量和热量。通过由基于表面放电的二维流体体力模型得到的等离子体气动激励的体力分布函数，得到向边界层注入的动量和热量分布，将动量和热量以源项的形式引入N-S方程求解。研究了等离子体气动激励的强度、激励电极的数目、来流速度的大小以及热量项的大小对等离子体气动激励作用效果的影响，仿真结果与实验一致。

金属靶背向超热电子运动特性的PIC模拟

况龙钰, 巫顺超, 江少恩, 王传珂, 王哲斌

2009, 29(1):  78-81. 

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利用柱坐标系下的二维PIC程序对金属靶背向超热电子束的运动特性进行了模拟，研究了超热电子的回流机制。通过对不同参数情况的比较，发现在单能情况下电子的出射率有振荡现象，而对于能量为Maxwell分布的电子，振荡趋于光滑。

内表面沉积的类金刚石薄膜的喇曼光谱表征

汪俊, 温小琼, 尹利勇, 王德真

2009, 29(1):  82-86. 

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在工作气体采用氩气和甲烷混合气体(4:1)的直流辉光放电中，在工作气压分别为10、20、30和40Pa以及沉积时间分别为10、20和30min下利用等离子体化学气相沉积法在内径10mm长100mm的304不锈钢管内表面制备了类金刚石薄膜，并利用喇曼光谱研究了沉积的工作气压和时间对薄膜微观结构的影响。通过对喇曼谱图进行定量解析发现：随着压强的增加，D峰、G峰位置、两峰峰宽以及其强度比值I_D/I_G都呈先减小后增大趋势，20Pa时达到最低点；随着沉积时间的增加，D峰、G峰位置向低波数端减小，半峰宽减小；D峰、G峰的强度比I_D/I_G减小。定量解析的结果表明，随沉积时间的增加，DLC薄膜中的sp³含量会增多，结构会相对更有序，薄膜中石墨团簇的尺寸会更大。

甚高频放电加速纳米硅薄膜沉积速度的机理研究

庄娟, 王德真, 高欣欣, 王艳辉

2009, 29(1):  87-91. 

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建立一维自洽流体模型，对低压甚高频等离子体放电中产生的主要粒子建立连续性方程、动量方程和电流平衡方程。分析了甚高频对纳米粒子的种子离子SiH₃^-及电子和正离子SiH₃⁺的影响，给出了种子离子、电子以及正离子密度随频率变化的时空演化过程。结果表明改变频率可以改变SiH₃^-的密度，从而控制粒子的成核及生长。同时甚高频放电也改变了等离子体中电子和正离子密度以及电场的强度，从而加快等离子体中的化学反应速度和纳米粒子的沉积速度。

 

低功率圆柱形阳极层离子源的性能研究

赵杰, 唐德礼, 程昌明, 耿少飞

2009, 29(1):  92-96. 

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介绍了一种低功率圆柱形阳极层离子源的工作特性和束流分布特性。离子源正常工作参数范围为工作电压200～1200V，放电电流0.1～1.4A，工作气压1.9×10^-2～1.7×10^-1Pa，气体流量5～20sccm。离子源有两个工作状态：发散状态和准直性状态。