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2009年 第29卷 第2期    刊出日期：2009-06-15

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等离子体物理学

有限磁场中激光等离子体通道天线的电磁散射分析

夏新仁, 尹成友

2009, 29(2):  97-103. 

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分析了电磁波以任意角度入射到有限磁场中的激光等离子体通道天线(LPCA)时的电磁散射特性。根据LPCA的工作原理建立了其电磁分析模型，推导出广义柱坐标系下各向异性磁化等离子体中纵向分量所满足的波动方程和纵向场与横向场的关系，得到LPCA和周围媒质中的电磁场，利用边界切向电磁场连续，得出了散射系数方程。通过计算实例，将结果与文献结果比较，吻合较好。该研究结果预期可应用于高功率微波武器系统的研究。

托卡马克等离子体破裂的缓解和预报研究

郑永真, 邱银, 张鹏, 杨青巍, 黄渊

2009, 29(2):  104-110. 

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HL-2A和HL-1M装置采用了激光吹气注入高Z杂质来缓减大破裂中的等离子体电流衰竭，并给出了初步实验结果。在HL-2A装置上建立了利用MHD扰动的参量预报放电破裂先兆的报警系统，研制了MHD实时检测与处理系统，实现了放电破裂先兆的预报、快速触发激光吹气、形成阻性高辐射等离子体、消耗热能和磁能，缓减大破裂。实验证明，这是一种使得大型聚变实验装置在放电破裂之前显著减少等离子体中热能和磁能，而且能安全终止放电的简单、快速和有效的途径。

HL-2M装置欧姆放电的数值模拟

李佳鲜, 潘宇东, 张锦华

2009, 29(2):  111-115. 

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利用TSC程序对HL-2M装置的纯欧姆放电参数进行了首次数值放电模拟，证实了极向场线圈系统具有实现预设的宏观等离子体参数的能力。数值放电模拟还利用基本的位移控制和等离子体电流控制系统实现了从孔栏位形到下单零偏滤器位形的稳定演变。模拟提供的一些主要结果为工程和物理目标设计提供重要的参考。

HL-2A装置上粒子输运的研究

李连才, 周艳, 邓中朝, 易江, 李永高, 冯北滨

2009, 29(2):  116-120. 

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用密度调制的方法研究了等离子体中粒子输运问题。采用了注入脉冲式补充送气和超声分子束两种不同的密度调制方法。在HL-2A装置常规欧姆放电的情况下，运用有限差分法和Nagashima矩阵技术，求解了粒子平衡方程。计算出了粒子的输运系数(对流速度v和扩散系数D)。研究了粒子输运系数与等离子体线平均密度之间的关系。实验结果表明，在欧姆放电的情况下，等离子体芯部的粒子对流速度方向始终是向内的，并且密度低时，粒子输运系数(粒子扩散系数D和对流速度v)较大；密度高时，粒子输运系数较小。

SUNIST装置的ECW辅助欧姆感应电流启动实验

谭熠, 何也熙, 解丽风, 高 喆, 王文浩

2009, 29(2):  121-125. 

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介绍了在SUNIST装置上进行的ECW辅助欧姆感应电流启动实验。在ECW(2.45GHz/20kW/10ms)和垂直场感应的共同作用下，先驱动起一个较小的等离子体电流(<1kA)，再投入欧姆场，可以获得比常规欧姆放电更高的电流爬升速率，提高伏秒数的利用效率。这种启动方式为SUNIST欧姆放电提高了灵活性，可以在不进行硬件改动的前提下增加调节等离子体平衡的余量，拉长放电的持续时间。

Hall效应对MHD湍流的能量衰减的影响

段书超

2009, 29(2):  126-130. 

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通过数值模拟研究了欧姆定律中的Hall效应修正对MHD湍流的能量衰减的影响。在低或没有磁螺旋性约束的情况下推导出了

 

t^–1能量衰减律。

三温方程的分裂格式方法在紧凑等离子体环碰撞研究中的应用

王震涛, 王尚武, 肖亚斌

2009, 29(2):  131-135. 

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从Lagrange观点出发，采用分裂格式法求解一维辐射流体力学方程组中的三温方程，用于紧凑等离子体环与靶碰撞产生的X射线辐射的数值模拟研究。提出了求解电子、离子、辐射场三温相脱离的能量方程的隐式差分格式，介绍了能量交换项与压力做功及热传导项分开计算的分裂格式方法，数值模拟得到了其对温度变化的影响。

核聚变工程技术

HL-2A等离子体平衡响应建模和仿真研究

夏凡, 陈燎原, 宋显明, 张锦华, 王英翘, 廖敏, 潘卫

2009, 29(2):  136-141. 

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根据基尔霍夫电律和牛顿力学，推导出了HL-2A等离子体平衡响应线性模型。基于matlab/simulink仿真平台并利用HL-2A装置历史实验数据，对等离子体响应模型进行了仿真分析。结果表明，此响应模型能够较好地反映极向场线圈电压与等离子体参数、磁通、磁场等物理量之间的关系，可以作 HL-2M装置位形控制器的研究设计基础。

ITER真空室中子屏蔽组件的结构动力学有限元分析

刘常乐, 武松涛, 郁杰

2009, 29(2):  142-145. 

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为考察ITER真空室中子屏蔽结构组件对选址地法国Cadarache地震加速度频谱的单点响应情况，根据ITER真空室中子屏蔽组件的设计概念和结构特点，建立了组件结构的有限元分析模型。应用有限元分析软件ANSYS对组件进行了结构模态分析，并基于其结果进行了模态叠加。分析发现，组件结构的低阶振型与高阶振型有差异，且结构与低阶频率发生响应，但引起的位移与应力在允许的范围之内。结果表明，装配体结构更能适应结构抗震性的设计要求。仿真计算的结果为组件结构的优化设计和下一步的工程实现提供了可靠的依据。

ITER纵场磁体重力支撑的两种初步更改设计方案

侯炳林, 潘传红, 李鹏远, 张年满

2009, 29(2):  146-151. 

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由于原参考设计的ITER纵场磁体重力支撑座的真空电子束焊接难度，对支撑座进行了两种方案的更改设计。将支撑座部件从中间剖分成相等两半的“一分为二电子束焊接方案”设计以及取消焊接工艺的“螺栓夹紧方案”设计。用解析法和有限元法对这两种设计进行了屈曲分析，它们都有足够的安全裕度，表明这两种方案都可行。通过对这两种方案的比较，由于“螺栓夹紧方案”制造简单、废品率低、极大地降低制造费用、生产周期缩短，建议采用“螺栓夹紧方案”。

中国氦冷却固态增殖剂实验包层热工设计

袁涛, 冯开明, 李增强, 赵周

2009, 29(2):  152-155. 

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为进一步优化实验包层模块的热工水力性能，分别研究了实验包层模块的两种不同冷却方案在正常和极端两种不同工况下的温度分布。用流体数值分析软件FLUENT模拟了实验包层模块关键部件的实际温度分布状况。

HT-7装置低杂波前级系统及微波输出控制

王茂, 徐旵东, 赵连敏, 刘亮, 胡怀传

2009, 29(2):  156-160. 

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详细介绍了HT-7装置低杂波前级系统的组成、低杂波系统的采集和功率模式控制。实验中通过前级PIN开关控制不同的低杂波输出模式，满足了HT-7装置相应实验对低杂波的要求。

J-TEXT装置中央控制系统的设计与实现

杨州军, 庄 革, 胡希伟, 张 明, 邱胜顺, 黄礼华

2009, 29(2):  161-165. 

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J-TEXT装置由许多相关子系统组成，其中央控制系统的主要功能和作用是统一调度和协调各个子系统，控制装置的运行状态。J-TEXT中央控制系统是基于Windows和QNX操作系统平台，并采用工业控制计算机结合PCI工业控制卡来实现的。该系统已经完成了相关测试并获得满意结果。在首轮的J-TEXT放电调试中，该系统运行稳定可靠，控制效果良好。

ITER CTB盒冷屏的支撑结构与传热耦合分析

刘素梅, 宋云涛, 武松涛, 王忠伟

2009, 29(2):  166-170. 

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根据ITER装置对CTB盒技术性能的要求，对CTB盒中冷屏的支撑部件进行了结构和传热的分析和设计。对结构形式的选择、结构强度的理论计算和支撑结构总的热损失进行了设计和计算，用ANSYS软件对该结构的非线性接触结构-热耦合问题进行了仿真分析。研究结果表明，球支撑结构既能够满足系统对支撑的结构安全要求，在有压接触情况下的漏热量符合ITER设计文集的规定。

EAST低杂波高压电源保护系统的设计和实现

胡怀传, 单家方, 郑光华, 杨春生, 吴君闩

2009, 29(2):  171-173. 

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介绍了EAST低杂波高压电源保护系统的设计和实现。在EAST装置低杂波电源保护系统中，以主回路过电流﹑管体过电流﹑高压源主回路过电流﹑高压源主回路过电压为主要参数来保护系统正常工作的。在主回路过电流﹑管体过电流时通过撬棒来转移故障电流来保护速调管。

EAST装置误差场分析

刘旭峰, 杜世俊

2009, 29(2):  174-177. 

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采用统计分析的方法，分析了EAST装置由PF和TF线圈装配偏差引起的非轴对称误差场。结果表明，EAST装置临界误差场超出了给定的物理要求，应当设计校正场线圈来降低装置的误差场。

托卡马克装置中磁场探针标定系统

沈飙, 刘冬梅, 王勇, 杜晓英

2009, 29(2):  178-181. 

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讨论了用于磁场测量的磁感应线圈的有效感应面积和积分器的积分时间这两个参数的精确标定，描述了两种标定系统的测量原理以及其相应的特点。

等离子体应用

工作参数对平面直流磁控溅射放电特性的影响

邱清泉, 励庆孚, 苏静静, JIAO Yu , Finley Jim

2009, 29(2):  182-188. 

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基于OOPIC软件，对平面直流磁控溅射放电等离子体进行了二维自洽粒子模拟，重点研究了磁场、阴极电势和气压等工作参数对磁控放电特性的影响。模拟发现，在一定的工作参数范围内，随着磁场的增强，鞘层厚度变窄，鞘层电势降减小，阴极离子密度增大，但是分布变窄；随着阴极电势的增加，鞘层厚度稍微变窄，鞘层电势降增大，阴极离子密度增大，分布变宽；随着气压的升高，鞘层厚度基本不变，鞘层电势降会增大，阴极离子密度先增大后减小，分布略微变宽。

等离子体气动激励改变激波系结构实验研究

程邦勤, 李应红, 李军, 曹军, 王健, 苏长兵

2009, 29(2):  189-192. 

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在超音速风洞中进行了等离子体气动激励改变激波系结构的实验，考察了介质阻挡放电和横向直流放电对于激波系结构的影响。实验结果表明介质阻挡放电所产生的等离子体能够影响流场附面层。采用逆气流DBD放电后，激波强度略有增大；采用顺气流放电后，激波强度略有减弱。相对于介质阻挡放电，横向直流放电对减弱激波强度影响稍大。