当期目录

2012年 第32卷 第1期    刊出日期：2012-03-15

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等离子体物理学

激波Hugoniot曲线上特征物理量的分析

段耀勇，郭永辉，邱爱慈

2012, 32(1):  1-7. 

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利用能够体现电子壳层结构效应的三项式状态方程，结合Hugoniot关系式，对Al和Ag的冲击压强和冲击温度进行计算，将结果与实验数据和其他代码计算的结果进行比对。然后对Be、Al、Fe、Ag、Au和Pb金属材料沿Hugoniot曲线上的压强、温度、平均电离度、Fermi简并因子和有效绝热指数进行系统地研究，并给出细致的物理分析。最后总结这些特征物理量随质量密度压缩比变化的一般趋势。

现行托卡马克参数下的离散阿尔芬本征模

姚龙宝, 胡双辉, 王一如, 陈淑平

2012, 32(1):  8-14. 

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研究了在JT-60U运行参数下的α诱发的环向阿尔芬本征模(αTAE)，由其实验数据得到了s和α的径向剖面(s=rdq/qdr，α=-q²Rdβ/dr )。发现存在α极大值，尤其是在反剪切等离子体和高性能位形下。这证实了托卡马克中存在αTAE的全域捕获条件。在现行托卡马克中发现了多支αTAE。此外，还考察了在中性束注入实验过程中αTAE随时间的变化特性。

矩形管道中液态金属MHD流动数值模拟研究

张秀杰1，毛 洁2，潘传杰1，许增裕1

2012, 32(1):  15-20. 

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基于感应电磁场方程发展了低磁雷诺数条件下充分发展液态金属管道流的数值模拟程序。为了校正程序，分别计算了两种工况：液态金属在全绝缘管道和部分绝缘管道中的流动，数值结果与Hunt和Shercliff的解析解吻合的很好，表明该程序具有很高的精度。最后利用发展的程序对液态金属钠钾合金在管壁材料为304不锈钢的全导电管道中的流动进行了数值模拟，并对流速分布和MHD压降结果与实验结果进行了比较，结果表明数值与实验结果吻合较好。

等离子体扩散流中金属平板上下游的鞘层结构

郑尧邦1, 2，马锦秀1，李毅人1，李 卫1

2012, 32(1):  21-26. 

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利用发射探针诊断了处于扩散等离子体流场中平板两侧的鞘层电势分布并给出鞘层厚度及边界电场。结合Child-Langmuir(CL)定律并利用一维流体模型，分析对比了鞘厚及边界电场。结果显示，上下游的鞘层呈现不对称结构，下游比上游厚，边界电场下游比上游弱，并且下游的预鞘还呈现类似虚阳极的结构。上下游CL鞘的厚度满足线性比例关系，比例系数约为1.2，且实验值与理论值非常接近。上下游CL鞘的边界电场与模型T_e/(eλ_D)比较接近，上游Bohm鞘边界电场的实验结果与过渡区模型 较符合，但下游Bohm鞘的边界电场与现有模型有较大差异。

Compton散射对时变非磁化等离子体光子晶体禁带的影响

郝晓飞1，孔银昌2，郝东山1

2012, 32(1):  27-31. 

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应用多光子非线性Compton散射模型和时域有限差分法，对Compton散射对时变非磁化等离子体光子晶体禁带的影响进行了研究，提出了将多光子非线性Compton散射电磁波和入射电磁波作为等离子体光子晶体产生光子禁带的新机制，给出了电磁场的Maxwell方程组和叠代方程的修正方程，并进行了数值模拟。结果表明，Compton散射使等离子体禁带宽随等离子体上升时间的增大比散射前有明显减小而最后趋于定值，均匀等离子体透射率峰值比线性等离子体增大得更多，利用Compton散射可实现对光子禁带的控制。

斜入射电磁波在非均匀碰撞等离子体中的折射和反射特性

袁忠才，时家明，许 波

2012, 32(1):  32-37. 

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提出碰撞吸收型等离子体的等效折射指数，重新计算了折射角，并与利用常规方法得到的折射角进行了比较。分析了等离子体密度和碰撞频率对折射角的影响。考察了斜入射电磁波在吸收型等离子体中的折射特性，并以一维非均匀碰撞吸收型等离子体为例，对斜入射电磁波的反射特性进行了考察。结果表明，等效折射指数的概念涵盖了入射角度的影响，在考察斜入射时更准确、便捷。

核聚变工程技术

HL-2A装置低杂波天线子波导微波器件研制

曾 浩，陈罡宇，白兴宇

2012, 32(1):  38-43. 

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基于微波奇偶模理论、叠加原理和阻抗匹配理论，设计了集成有3-dB功率分配器和固定移相器的子波导微波器件。使用高频电磁场仿真软件HFSS进行了结构仿真和参数优化分析，得到了优化结果，并且研制了子波导微波器件实物，测试结果和理论设计符合得很好。

用B2.5-EIRENE优化偏滤器靶板与第一壁热负载

崔学武，潘宇东，张锦华，李佳鲜

2012, 32(1):  44-50. 

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运用数值模拟程序B2.5-EIRENE对偏滤器进行了概念设计和优化，通过优化偏滤器靶板的几何结构影响中性粒子的再循环和热沉积面积，继而影响偏滤器靶板上沉积的热负载。通过对两种偏滤器靶板的几何结构的模拟，重点分析了偏滤器靶板上沉积的热负载，靶板上沉积的总热通量和电子、离子热沉积分布，以及真空室第一壁上电子、离子和总热沉积分布等参数。

中国固态包层模块单轴热扩散焊接实验初步研究

赵 周1，陈茂爱2，王平怀1，冯开明1，张国书1

2012, 32(1):  51-55. 

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利用单轴热扩散焊设备对中国固态包层模块结构材料CLF-1钢进行了初步的实验研究。实验结果表明，在焊缝界面结合率达到一定程度时，焊件接头的拉伸强度与塑性性能可以达到母材的水平；但焊件接头的冲击韧性则很敏感，其中最好的实验测试值只达到了母材相应值的48%，这与焊缝界面上残留污染物所导致的接头空隙缺陷有关。

EAST快控电源输出谐波分析

刘 辉1，高 格1，傅 鹏1，黄海宏2

2012, 32(1):  56-60. 

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针对EAST超导托卡马克核聚变实验装置中等离子体位移快速控制的要求，快控电源采用三电平电路结合载波移相PWM调制技术，实现多组逆变器并联运行。介绍了系统设计方案，并对其输出谐波进行了研究，利用双重傅里叶变换建立了数学模型，分析了其谐波分布特性。通过仿真和实验表明，快控电源系统具有良好的谐波特性，具备良好的大电流输出和快速响应能力。

EAST ICRF天线支撑结构设计与分析

杨庆喜，宋云涛，史善爽，卞红波，赵燕平

2012, 32(1):  61-65. 

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鉴于EAST ICRF天线真空密封性和基于实验移动的要求，可移动支撑被设计用来支撑ICRF天线前部重量。通过理论计算公式对天线支撑结构进行计算，给出了不同截面尺寸、不同移动距离下支撑杆应力和变形情况。用有限元分析方法进行分析，分析结果和理论公式计算结果非常相近，满足设计要求。计算结果为支撑杆优化设计提供理论指导，计算方法为同类装置的支撑结构提供有益的借鉴。

Nb₃Sn超导磁体CICC稳定性分析

许少峰，刘旭峰

2012, 32(1):  66-69. 

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介绍了国内首个聚变堆用Nb₃Sn超导磁体模型线圈。采用一维数学模型Gandalf对其管内电缆导体(CICC)结构的超导体稳定性进行仿真，得到了CICC稳定性裕度与磁场强度和运行电流之间的关系。这对于磁体的设计和运行都有十分重要的意义。

ITER聚变装置中灰尘带来氢气风险的初步分析

程 坤，佟立丽，曹学武

2012, 32(1):  70-75. 

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ITER聚变装置在运行过程中会产生大量的灰尘，当发生事故冷却水进入时，与热的灰尘发生反应产生氢气。氢气聚集后可能会燃烧甚至爆炸，对装置产生破坏。运用CFD的方法对“Wet Bypass”事故后反应产生的氢气风险进行了分析评价，得出在事故的初始阶段氢气达到了燃爆的风险，不同流量的冷却水泄漏进入真空室内会带来不同的氢气风险强度，在冷却水进入量十分大的情况下会惰化灰尘产生的氢气风险。并对注入二氧化碳惰化真空室气体空间的措施进行了分析，在事故发生的初期以较大速率充入二氧化碳能够降低氢气带来的风险。

快波加热环向谱的优化设计

朱学光

2012, 32(1):  76-80. 

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介绍了离子回旋波加热中天线的研究进展，讨论了传统环天线、相控双环天线及双臂单环天线激发波的频谱特征。使用射线轨迹方法对单通吸收率进行了数值计算，得到环向谱与单通吸收率的关系。由此验证了双臂单环天线有较好的耦合性能。该天线结构简单，能够改善加热性能。

高精度数字式光源的性能测试及其应用

程书博，易有根，刘孟思，张惠鸽，王哲斌，张 琛

2012, 32(1):  81-86. 

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引进了美国GAMMA公司的高精度数字式可调标准光源RS-5B，并对其性能参数进行了测试。结果表明，该光源光强空间分布非常稳定，在光强大于0.001μW•cm^-2时，复位性优于1%；在光强大于0.01μW•cm^-2时，稳定性优于0.5%。其输出光强与标称值呈线性分布关系。这些优良的参数和特性满足聚变物理标定研究中对标定源的需求，为物理实验数据分析和计算模拟提供了条件。

等离子体应用

螺旋波诱导氢等离子体的密度跳跃研究

姜 帆1，吴卫东2，高映雪3，戴 阳3，王瑜英2，程新路1，熊政伟1

2012, 32(1):  87-91. 

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采用Langmuir探针方法对氢等离子体中电子密度和电子能量概率函数随射频功率的变化进行研究，发现电子密度在射频功率增加过程中出现两次跳跃。通过发射光谱法测得氢等离子体H_α、H_β和H_γ三条谱线强度比值的变化，进一步验证了密度跳跃现象。该现象说明氢等离子体的放电模式发生了从电感耦合到电容耦合再到螺旋波模式的转变。从电子与氢分子的相互作用和Nagoya type Ⅲ型(N-型)天线电场耦合作用两方面解释密度跳跃现象。随着输入功率的增加，电子与氢分子相互作用增强，使电子密度发生跃变；当天线横向电场E_y取最大值，螺旋波轴向波矢k_z分别为π/l_a和3π/l_a时天线与等离子体耦合最好，分别产生两次密度跳跃。

无汞等离子体平板光源发光效率的研究

李 建1, 2，王 坤1, 2，王世庆1, 2，王德真3

2012, 32(1):  92-96. 

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研究了无汞等离子体平板荧光光源的气压、气隙、气体组成、光源结构及荧光粉加工对光源发光效率的影响。通过优化，光源的发光效率显著提高。实验结果表明，在450Torr、纯氙气、气体间隙0.7mm、前板玻璃厚为2.8mm，在前板采用60%浓度荧光粉图案印刷获得约20μm厚荧光粉层时，尺寸130mm×90mm的等离子体平板光源的发光效率和亮度超过40lm•w^-1、11000cd•m^-2，光通量超过500lm。通过优化，获得了较高的亮度和较高的发光效率，讨论了各影响因素引起光源发光效率变化的原因。