当期目录

2013年 第33卷 第1期    刊出日期：2013-03-15

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等离子体物理学

测地声模的径向“蝌蚪”定域化结构

章扬忠1，谢 涛2

2013, 33(1):  1-6. 

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从Braginskii冷离子流体模型出发，利用准环坐标系，导出了轴对称(环向模数为零的)扰动密度和扰动电位所服从的两个二维线性偏微分本征波方程。采用WKB法及Langer变换，解出了测地声模过转向点一致有效的整体模结构和分立本征频率谱；论述了不存在连续谱解的原因；指出Schrödinger意义下的径向高激发态对应了近零频模；论证了与测地声模定级分析的自洽性将导致“蝌蚪”定域化；并讨论了“蝌蚪”定域化理论与实验上所观察到的“多个测地声模共存”现象之间的关係。

磁流体管流的层流与湍流模型数值模拟

侯俊，毛洁，潘华辰

2013, 33(1):  7-12. 

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采用FLUENT软件分别对外加均匀横向磁场的等截面三维充分发展液态金属管流的层流模型和低雷诺数湍流Lam/Bremhost(LB)模型进行了数值模拟，分析了外加磁场对普通方管LB模型速度分布和压降的影响。比较在相同哈特曼数下，层流和湍流模型方管截面上速度分布和管道中MHD压降。其中，对电流的计算采用磁感应方程来求得。数值模拟结果证明了用低雷诺数LB湍流模型解决方管磁流体流动的可行性。通过层流模型和湍流模型的对比可知，层流模型有较短的入口长度，但管内流体的压降却很大；而湍流模型管内速度更加平均化，管内压降较小，但管内入口长度较长。

聚变堆氚系统设计中的一些重要问题研究(Ⅰ)

邓柏权

2013, 33(1):  13-18. 

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聚变堆第一壁表面和PFC材料内的氚滞留量、堆系统总的氚投料量多高？在启动和运行的开始阶段的氚坑深度，氚坑时间的大小是多少？在TBM氚增殖包层内固体氚增殖剂中的氚能否高效率地被载氚气体带出来并且以高效率地提取回收？能否找到某些新机制解决这些问题是决定实现ITER的预期目标和最终实现聚变能的实际运用成败的关键问题。本文第(Ⅰ)部分回答前面两个问题，在下期第(Ⅱ)部分将进行创新的探索性研究并且提出某些减少氚滞留量和改善氚提取回收效率的新方案，例如：基于氘饱和的海绵效应；第一壁表面建立氘和铍的伴同沉积层；基于在低频外电场作用下载氚气分子和硅酸锂颗粒电极化旋转催化同位素交换速率增强提高载氚气提取氚效率“SPB方法”等等。

等离子体中朗缪尔湍动对调制不稳定性的影响

郝东山

2013, 33(1):  19-24. 

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基于多光子非线性Compton散射模型，研究了Compton散射下等离子体中强朗缪尔湍动对调制不稳定性的影响。将入射光和Compton散射光作为形成强朗缪尔湍动和调制不稳定性的新机制，给出了强朗缪尔湍动、色散和调制不稳定性时间增长率所满足的修正方程，并进行了数值模拟。结果表明，与Compton散射前相比，Compton散射使等离子体内产生了更为剧烈的坍塌，坍塌后期形成的强朗缪尔湍动，使等离子体界面附近的调制不稳定性的时间增长率显著增大，调制不稳定性发展得更快，光场峰值增加得更强，并使整体激光场出现明显的成丝现象。

EAST天线相位差对低杂波功率沉积和驱动电流的影响

杨 杰1，李爱侠1，马阳成1，杨 群1，侍行剑2

2013, 33(1):  25-29. 

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利用MEC和LSC耦合的程序研究了EAST天线不同的相位差 对功率谱的影响及对功率沉积位置和电流分布的影响。通过计算发现，随着 的增大，功率谱的结构发生了改变，当 >200°后功率沉积和电流密度分布由原先的向外层移动变为向内层移动； =200°时形成一个离轴最远的驱动电流， =120°、 =260°时分别得到电流强度最小和最大的驱动电流。因此可以通过选取合适的天线相位差 ，实现对低杂波功率沉积和驱动电流剖面的控制。

等离子体破裂时EAST真空室感应电流的理论研究

徐薇薇，刘旭峰，宋云涛，黎俊, 郑金星

2013, 33(1):  30-36. 

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等离子体破裂时随着等离子体电流的迅速衰减会在托卡马克装置真空室上产生很大的感应电流并导致电磁力。将EAST 装置真空室双层结构简化为若干环形线圈，采用互感矩阵法对破裂后真空室上感应电流及其导致的电磁力进行了模拟，用Fortran软件分析了真空室上感应电流、磁场、电磁力的变化规律。所得结果为未来托卡马克装置的工程设计改造提供理论依据。

核聚变工程技术

HL-2M装置极向场线圈支撑结构分析

曹诚志，刘德权，林涛，乔涛

2013, 33(1):  37-42. 

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利用ANSYS有限元软件，分别采用静态及动态分析方法对HL-2M装置极向场线圈支撑结构进行了分析，获得了典型工况载荷作用下的应力分布、位移及变形。结果表明，支撑结构能够满足装置的设计要求。为进一步优化支撑结构提供了参考数据。

HL-2A装置电子回旋加热系统传输线机械设计

陈罡宇，周俊，黄梅，夏冬辉，饶军

2013, 33(1):  43-47. 

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68GHz ECRH系统由6套0.5MW/1s(1.5s)子系统构成，140GHz ECRH系统由2套1MW/3s子系统构成。每套子系统由独立的传输线与天线相连，再通过天线注入等离子体。68GHz ECRH子系统为非真空传输线，以内径为80mm的过模波纹圆波导为主要传输部件，包括隔直器、弹性波导、换向波导和一个槽纹深度为l/2的极化器；140GHz ECRH子系统为真空传输线，以内径为63.5mm的过模波纹圆波导为主要传输部件，包括隔直器、弹性波导、换向波导、转换开关、抽气波导和槽纹深度分别为l/4与l/8的极化器。经过不断地完善，68GHz ECRH系统传输线已成功运用于ECRH运行中，整条传输线的输送效率可以达到90%左右。对于140GHz ECRH系统，已完成了传输部件的整体设计，目前正在进行相关部件加工测试。

单轴扩散焊接中管道变形的初步仿真分析

钟 原，罗天勇

2013, 33(1):  48-53. 

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提出了一种利用ANSYS软件模拟单轴扩散焊过程的仿真计算方法，主要研究采用单轴扩散焊工艺制备聚变实验包层模块冷却管板中的管道变形问题，同时采用低活性马氏体钢进行了相关实验研究，并将实验结果与仿真结果进行对比以验证计算方法的可靠性。结果表明，在单轴扩散焊过程中，管道出现较大变形；仿真计算结果与实验结果吻合良好。这表明本方法将有助于单轴扩散焊制造冷却板的工艺改进。

ITER纵场磁体支撑原型件三维加载测试平台设计

侯炳林1，李鹏远1，杨淑娟1，潘传杰1，廖 敏1，陈 辉1，王 跃1，张 博2

2013, 33(1):  54-59. 

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根据ITER运行的主要危险工况，设计了一个专用的三维加载测试平台，并对该测试平台进行了结构有限元分析。有限元分析结果表明，三维测试平台结构有足够的强度和刚度，能满足磁体支撑原型件的三维加载测试的精度要求，可以用该设计方案进行制造。为了确信三维加载测试的可靠，制定了专门的三维加载测试平台的验收方案并按此方案对测试平台进行了可靠性测试。

ITER环向场线圈及重力支撑的地震响应数值模拟

陈玲莉，彭海强，陈振茂，张 扬

2013, 33(1):  60-65. 

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A finite element model of the toroida field (TF) coil and gravity support system is established at first by taking its cyclic symmetry condition into account. The first ten order natural frequencies and their corresponding modal vectors of the system are calculated then by using the ANSYS software. Based on these modal information and the spectrum analysis method, the displacement response distribution of the TF system is obtained finally by using the standard seismic spectrum given in ITER EDA report. Furthermore, the feasibility of the numerical model is validated by comparing its results with those of a simplified model of single degree of freedom.

EAST装置上Halo电流特性分析与偏滤器载荷估算

陈大龙，沈飙

2013, 33(1):  66-71. 

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破裂诱发的Halo电流会流进内真空室结构，对偏滤器支撑结构有较大的破坏。通过安装在偏滤器支撑结构上的罗柯夫斯基线圈对EAST中Halo电流进行了研究。通过分析不同位置的Halo电流信号，发现这些Halo电流具有环向不对称性，环向不对称因子为2.5， 的最大值是0.65。这些结果对EAST真空室电磁载荷分析有着重要的意义。

EAST偏滤器钨铜单体水冷模块参数优化

王 健1, 2，宋云涛2，郭后扬2，姚达毛2，罗广南2，许铁军2

2013, 33(1):  72-77. 

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介绍了EAST超导托卡马克偏滤器的最新冷却模块结构。利用FLUENT有限元软件对不同参数下的模型进行了稳态热分析，定量研究了冷却模块换热能力随各参数的变化规律。针对EAST装置给出了初步优化的参数范围，为水冷钨铜偏滤器的设计制造提供了参考。这对于托卡马克装置及聚变堆偏滤器研究具有十分重要的意义。

聚变灰尘实验装置STARDUST失真空事故的数值模拟

刘雷雷，佟立丽，蒋校丰，曹学武

2013, 33(1):  78-82. 

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建立了聚变灰尘实验装置STARDUST相应的数值计算模型，用数值模拟对失真空事故(LOVA)实验物理过程进行了重现。模拟计算了该实验装置在不同位置处的破口产生LOVA后的速度场发展过程。给出腔室内关键位置速度变化曲线，并与实验所测量到的相应点的速度变化曲线进行了比较。结果表明应用计算流体力学所进行的数值模拟计算达到了对实验重现的目的，其中RNG k-ε湍流模型能够对发生失真空事故下的气体流动状态进行较好的模拟，而且可以较好地预测失真空事故的风险。

等离子体应用

气-液接触法提取液态锂铅合金中的氢

谢波, 翁葵平, 侯建平, 杨光玲, 曾军

2013, 33(1):  83-87. 

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在自行设计与建造的液态锂铅合金鼓泡器实验系统上，开展了气-液接触法提取液态锂铅合金中的氢。实验结果表明，氦气比氩气更适合作填料塔的载带气；塔温越高，塔出口端氢含量越大；载气流速对出口端氢含量的影响呈锯齿状，无明显规律。实验结果虽然与文献数据有差别，但可以认为采用气-液接触法提取液态锂铅中的氢同位素是可行的，提取效率是随液态锂铅在填料塔中滞留的时间增长而增大的。

SiO2泡沫微球密度精密检测技术研究

马小军，高党忠，孟 婕

2013, 33(1):  88-91. 

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根据垂直扫描干涉技术结合样品折射率与密度间的依赖关系，建立了低密度SiO2泡沫微球密度的检测方法，用Lorentz-Lorenz和Gladstone-Dale公式分析了SiO2泡沫微球折射率与密度间的依赖关系。实验结果和测量误差估计表明，利用垂直扫描干涉技术并结合Gladstone-Dale分析方法，可实现对低密度SiO2泡沫微球密度的精密检测，其测量误差好于5%。

大气压下横向磁场驱动的滑移弧放电中的重粒子温度测量

李 辉，陶小平

2013, 33(1):  92-96. 

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采用横向磁场驱动的滑移弧等离子体发生器产生非平衡、大气压下的等离子体。用氮分子谱和OH基谱来估算滑移弧等离子体射流中的重粒子温度。从实验数据的比较来看，从氮分子谱获得的重粒子温度相对较低，而从OH基谱获得的重粒子温度与磁稳滑移弧放电的重粒子温度比较接近，大约在2400~ 2700 K的范围内。