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2010年 第30卷 第3期    刊出日期：2010-09-15

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等离子体物理学

对称性自发破缺所诱发的种子平行雷诺胁强

章扬忠

2010, 30(3):  193-196. 

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根据第二类气球模理论，在托卡马克中诸如不稳定漂移波类的环形局部模将在径向呈现源于环形性的对称性自发破缺。以流体离子温度梯度模模型方程为例，解出在准环坐标系中由对称性自发破缺产生的二维局部模本征模式。在略去边带效应后，它成为具有径向位移修正的平板模式。由位移修正离子温度梯度模式导出了种子平行雷诺胁强，而它在传统的(无位移修正的)平板模式下被证明为零。

消融等离子体对金属丝阵Z箍缩内爆动力学的影响

章征伟，丁宁，黄俊

2010, 30(3):  197-202. 

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结合火箭模型和雪耙模型，建立了完整自洽的丝阵Z箍缩消融-内爆模型，分析了消融等离子体对丝阵Z箍缩内爆动力学的影响，得到了比零维薄壳模型合理的内爆轨迹。在考虑消融等离子体向轴运动的情况下，计算了丝阵Z箍缩的内爆时间、内爆速度和动能，并且与零维薄壳模型进行了对比。结果表明，考虑消融等离子体运动得到的内爆动能低于零维薄壳模型计算结果，其内爆动能最大值所对应的负载线质量也低于薄壳模型。

最大似然法在HL-2A汤姆逊散射中的初步应用

姚可, 黄渊, 冯震, 刘春华, 聂林, 李恩平

2010, 30(3):  203-207. 

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介绍了一种处理HL-2A汤姆逊散射原始实验数据的新方法——最大似然法。该方法用数理统计的手段，通过使理论推导出的数据与实际采集到的散射数据最大可能的一致，得到了较准确的等离子体电子温度T_e和密度n_e。将计算所得的结果与现在汤姆逊散射系统所用的比值法得到的结果相比较，验证了该方法的可适用性，并能够克服比值法的一些缺陷。

EAST远红外激光干涉仪与密度爬升实验研究

王二辉, 高翔, 揭银先, 杨曜, 史楠, 刘子奚, 明廷凤

2010, 30(3):  208-212. 

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利用EAST装置单道远红外HCN激光干涉仪测量了等离子体中心道(R=1.82m)线平均电子密度。通过充气加料连续提升主等离子体密度，首次在EAST装置上观察到偏滤器等离子体的三种不同状态：低再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较高，密度较低)，高再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较低，密度较高)和脱靶(偏滤器靶板处等离子体温度和密度都很低)等离子体状态。分析了EAST偏滤器在这三种不同状态下的物理现象。

EAST等离子体爬升段伏秒消耗的优化

刘成岳, 陈美霞, 吴斌, 胡亚敏

2010, 30(3):  213-216. 

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介绍了计算伏秒消耗的玻印亭方法，并通过扫描等离子体电流爬升率对伏秒消耗进行了优化分析。分析结果对EAST装置长脉冲稳态放电提供一定的参考。

Compton散射下等离子体中电子相轨道的演化

郝晓飞, 尹刚, 郝东山

2010, 30(3):  217-219. 

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用KMR模型研究了等离子体中多光子非线性Compton散射下电子相轨道的演化，发现电子与光子进行能量交换后，只有未被俘获电子的相轨道才能从周期性向非周期性、随机型演化，其演化剧烈程度随电子吸收光子数的增大而加剧，随电子与光子碰撞非弹性成分和碰撞前初始速度的增大而迅速减弱，但低于强激光场中的剧烈程度。当电子被光场俘获时，这种演化过程结束并做稳定的运动，光子不再为电子提供能量。

磁化冷等离子体球的瑞利散射

李应乐, 李瑾, 王明军, 唐高峰

2010, 30(3):  220-224. 

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给出了不同坐标系中介质参数张量的变换，得到了磁化冷等离子体球电场的表达式，得出了任意各向异性目标散射场的表达式，研究了磁化冷等离子体球的微分散射截面、散射截面等的函数关系，仿真结果与有关文献一致，表明了本算法的有效性，从而为各向异性目标识别等提供理论支持。

基于法拉第效应磁化等离子体光子晶体FDTD分析

刘崧, 刘少斌

2010, 30(3):  225-229. 

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通过增加外磁场来调控等离子体光子晶体的光子带隙结构，采用时域有限差分算法分析了由本征层为磁化等离子体层和其他电介质材料层交替堆叠而成的磁化等离子体光子晶体的光子带隙结构，数值模拟中采用完全匹配层吸收边界条件以防止边界的反射。由于外磁场的法拉第磁光效应，使等离子体的介电常数随着外磁场的变化而改变。数值结果表明，等离子体光子晶体的带隙特性在一定的频率范围相应地得到调节，实现了频率低于等离子体频率的电磁波也能在等离子体中传播。

核聚变工程技术

基于PLC的HL-2A装置电子回旋共振加热系统控制与保护

赵磊, 李立, 卜英南, 冯鲲, 李波, 饶军

2010, 30(3):  230-235. 

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介绍了以Siemens S7-300PLC为控制核心的HL-2A装置电子回旋共振加热控制与保护系统的设计与实现。系统采用了基于工业以太网的分布式结构，使用VFC/FVC电路和光纤隔离技术传输高电压/大电流的测量与控制信号，确保了控制系统运行的电气安全性，增强了信号传输过程中的抗干扰能力；加热系统的保护采用基于CPLD/FPGA实现的快速保护技术。实验证明该控制与保护系统具有兼容装置现场强电磁干扰的能力，运行稳定可靠、功能完善并具有良好的扩充性能。

HL-2A装置ECRH系统传输效率的测量研究

王贺, 陆志鸿, 周俊, 饶军, 王超

2010, 30(3):  236-240. 

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介绍了HL-2A装置ECRH系统传输效率的测量方法。通过对MOU、回旋管输出窗口及真空密封窗口吸收功率的测量，得到HL-2A电子回旋系统的传输效率为90％左右。提出了除由MOU处测量微波功率外，可以由传输线的其他部位确定功率的方法。

大功率四极管调制器的嵌入式控制设计

涂瑞, 姚列英, 宣伟民

2010, 30(3):  241-244. 

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提出了一种大功率四极管调制器的嵌入式反馈控制系统的设计方法。该系统以DSP为控制核心，采用闭环反馈控制，开发了大功率四极管的高压端控制器，并在系统反馈信号传输中采用一种新的改进型VF光纤隔离传输方案，提高了反馈信号的传输速度。实验结果表明，该嵌入式反馈控制系统简化了HL-2A装置原有的系统，极大地提高了系统响应速度，改善了四极管输出性能，且工作可靠稳定。

EAST装置第一壁热沉冷却结构关键工艺的研究

许铁军, 黄生洪, 宋云涛, 谢韩, 张平, 高大明

2010, 30(3):  245-249. 

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对由埋管引起的面对等离子体第一壁热沉冷却结构冷却效果的下降进行了实验测量与数值模拟。在相同加热源条件下，比较了热沉内光孔、埋管打压胀管及高温真空埋管钎焊三种工艺实验件的换热效率，并与数值模拟的结果进行比较，确定了合理的计算模型和参数。对高场测的热沉原型件，比较了埋管打压胀管和高温真空钎焊连接换热效率，为EAST热沉冷却结构优化提供了依据。

EAST装置离子回旋加热天线电流带热结构分析

王成昊, 宋云涛, 杨庆喜, 王忠伟, 康钦兰

2010, 30(3):  250-254. 

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介绍了EAST装置新型离子回旋加热(ICRH)天线电流带的设计结构。通过对电流带实际工况的计算得出电流带的工作温度分布，以此来模拟实际工作条件下电流带的热载荷承受能力以及对电流带结构的影响。论证了在实际工况热载荷条件(0.2MW)下，电流带辐射面温度及电流带整体结构强度满足设计要求。

ITER纵场磁体支撑变更设计的螺栓问题探讨

侯炳林, 李鹏远, 潘传杰, 韩石磊

2010, 30(3):  255-260. 

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用解析法分析了螺栓的受力情况，计算出了螺栓的预紧力，设计了各种螺栓的参数，介绍了变更设计中用超级螺栓来防松的问题，提出了用全尺寸的螺栓模型和支撑结构的装配模型进行实际工程测试研究来增加设计的可靠性，为ITER纵场磁体支撑的螺栓结构设计提供了工程参考。

垂直位移事故中ITER屏蔽包层的电磁场分析

康伟山, 谌继明, 吴继红, 王明旭

2010, 30(3):  261-266. 

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采用有限元方法计算了垂直位移事故中ITER包层系统及周围主要部件的电磁场力和力矩。通过ANSYS APDL动态模拟垂直位移事件过程中等离子体电流的形状和大小，并加载外界磁场，计算得到了包括包层在内的所有导体内部的感应电流分布。通过计算，得到了各个位置的包层模块的力和力矩，可用于评估该事故下包层系统的安全性。

ITER屏蔽包层屏蔽块热工水力分析

张秀杰, 谌继明, 康伟山, 袁涛, 吴继红

2010, 30(3):  267-271. 

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通过ANSYS CFX对ITER屏蔽块进行了热工水力分析，对同一计算模型给出了两套不同的网格，分析了网格对计算精度的影响，结果表明两套网格都有较好的计算精度。通过数值模拟分析了壁面粗糙度对流动及传热的影响，结果表明壁面粗糙度是影响传热的一个非常重要的因素。

ITER轴向绝缘子结构设计与分析

杨长春, 潘皖江

2010, 30(3):  272-276. 

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用有限元法对ITER装置磁体系统的高性能氦气密复合材料绝缘子的结构设计进行电场分析和力学性能分析。分析结果表明，绝缘子能够承受耐电压56kV、耐气压4MPa、耐拉力2000N、耐弯矩1000Nm、耐扭矩100Nm的技术参数要求；同时热应力分析结果表明，与外力作用的影响相比，热应力是影响绝缘子性能的关键因素；绝缘子在拉力、弯矩和扭矩受力下发生变形的是金属部分，外力对绝缘部分的影响不大。

SUNIST装置中磁探针出气率测量

张璐, 曾龙, 谭熠, 谢丽风, 高喆, 王文浩

2010, 30(3):  277-280. 

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通过出气率测量装置评价了SUNIST装置的内部磁探针出气特性，实验结果表明其出气量和出气气体成分不足以影响SUNIST真空特性。其后的放电实验验证了这一结论。

等离子体应用

极区夏季中层顶区域尘埃粒子参数的研究

李海龙, 牛军, 吴健, 车海琴

2010, 30(3):  281-284. 

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采用轨道受限运动方法研究了极区夏季中层顶区域的尘埃粒子电荷数与尘埃粒子半径。利用尘埃等离子体充电理论，建立了尘埃粒子充电方程模型，得到尘埃粒子充电时尘埃电荷数和半径的比值。然后结合ECT02实验数据，分析了发生极区中层夏季回波现象时极区中层顶区域尘埃粒子电荷数和半径的比值，并得到尘埃粒子的半径以及尘埃粒子所带电荷量。结果表明，极区中层顶区域的尘埃粒子平均所带电荷不到一个，它的半径约为20nm。

实验研究射频辉光放电改善苎麻织物毛细效应的时效性

王志文, 韦卫星, 何燕和, 赵元庆, 潘李宜基, 李雪梅, 施绍队, 黎广新

2010, 30(3):  285-288. 

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介绍射频辉光放电等离子体改善苎麻织物毛细效应的时效性的实验。分别在充入氩气、氮气、氧气的真空室中对苎麻织物进行射频辉光放电等离子体处理，在每一种处理过程中分别改变其处理时间、放电功率和真空室压强。测试了放置不同时间的经不同等离子体参数处理后的苎麻织物的毛细效应，得出各种参数的等离子体处理对苎麻织物毛细效应时效性的影响。实验结果表明，苎麻织物被等离子体离子体处理后毛细效应得到明显改善，其毛细效应随放置时间的变化为先快速下降，然后变缓，逐渐趋于稳定，这种毛细效应的改善具有良好的时效性，其中100W、40Pa的氧等离子体处理20分钟后的苎麻织物的毛细效应时效性最好。