当期目录

2014年 第34卷 第1期    刊出日期：2014-03-15

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等离子体物理学

输运势垒形成的简化模型

孙恬恬，彭晓东，唐昌建

2014, 34(1):  1-5. 

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基于托卡马克实验的L-H模转换过程中等离子体的输运特征，建立了一种简化的非线性等离子体输运模型。通过数值求解输运方程，得到了等离子体稳态温度分布剖面，成功模拟了托卡马克边缘输运势垒(ETB) 的形成以及高辅助加热功率下的内部输运势垒(ITB)现象，并对比了有无输运势垒两种情况下托卡马克的能量约束效率。

HL-2A装置NBI中性化室气靶厚度与中性化效率

杨宪福，谢炜民，魏会领，刘 鹤，邹桂清，张贤明，李 明，曹建勇

2014, 34(1):  6-11. 

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采用迭代法对HL-2A装置1MW中性束系统中的中性化气体靶厚进行了理论计算，并给出了相应的中性化效率，发现仅靠离子源顺流气体形成的气体靶通常不能使中性化效率达到最佳值，因而有必要在中性化器内加入补充送气来提高气体靶厚。采用补充送气系统，在相同的放电参数下中性化效率提升约10%。

激光-薄膜靶相互作用中前向超热电子 的产额及能量转化效率

蔡达锋，谷渝秋，郑志坚，周维民，焦春晔，温天舒

2014, 34(1):  12-16. 

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采用飞秒激光与薄膜靶相互作用测量了前向超热电子的分布和能谱。结果显示，前向超热电子主要集中在靶背法线方向附近区域发射，而超热电子的能谱呈双温类麦克斯韦分布。根据所测超热电子能谱和分布推算出前向超热电子总产额约1.23×10⁸shot^-1和前向超热电子的总能量约4.65×10¹¹shot^-1，最后给出激光能量转化为前向超热电子能量的转化效率约5.72×10^-4，这些结果与文献[17]的较好地一致。

一维准等熵压缩流场的反演

薛全喜，江少恩，王哲斌，章欢，叶锡生，张永生

2014, 34(1):  17-21. 

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根据反向积分原理编写了流场反演程序，并开展了程序验证计算。在反演区域内，由临界面速度反演出与辐射流体力学程序MULTI计算结果几乎一致的结果；由Saturn 加速器上实验测试的单个样品后自由面速度反演出了加载压强历史、多种厚度样品后自由面粒子速度历史等信息，与文献对比发现，反演结果与由加速器工作电流推出结果、WONDY程序计算结果、实验测试结果相吻合。本工作为即将开展的激光驱动准等熵压缩实验奠定了技术基础。

J-PARC离子源多峰离子源三维数值模拟

杨 超，刘成安

2014, 34(1):  22-26. 

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研究了矩形永磁体的理论计算方法，深入剖析了PIC-MCC处理算法，在粒子模拟软件平台下研制了全三维PIC-MCC模拟算法，并采用该算法数值研究了J-PARC多峰离子源放电特性，分析了J-PARC离子源电子能量沉积过程和体积产生机制，讨论了该离子源在光学特性和设计思路上的优势。 结果显示：该离子源能产生空间均匀的负氢离子离子束，且体积负氢离子产生效率较高。

核聚变工程技术

HL-2M装置LHCD系统3.7GHz微波激励源设计

曾浩，冯鲲，杨鹏翼，张志永

2014, 34(1):  27-32. 

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介绍了HL-2M装置低混杂波系统中3.7GHz微波激励源的设计。微波激励源设计为模块化形式，由 3.7GHz点频固态源单元、功率分配器单元、功率放大器单元和现场控制器单元等组成。微波激励源有8路输出端口，每个端口的输出功率在0~10W范围内连续可调，并可以实现远程控制输出功率；采用取样鉴相锁相环技术使微波输出信号具有相位噪声低、频率稳定度高、杂散抑制好等优点。频偏1kHz时，相位噪声是-115dBc/Hz，频偏10kHz 时，相位噪声是-117dBc/Hz，频偏100kHz 时，相位噪声是-122dBc/Hz；输出频率稳定度≤ 0.03ppm/30min；杂散抑制≤-80dBc。

HL-2A装置LHCD新天线3.7GHz 3dB功分器设计

魏 森，白兴宇，周 俊，梁 军，曾 浩，饶 军

2014, 34(1):  33-39. 

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根据微波叠加原理、阻抗匹配和相位补偿理论计算出3dB功率分配器的理论数据，再利用高频电磁场仿真软件进行电磁仿真和参数优化。实物测量结果：输入端口的反射损耗RL=-31.12dB；隔离度Iso=-34.35dB；输出端口功分性能为-3.09dB，-3.07dB；相位差1.8°；输入驻波比VSWR=1.070，与理论数据基本符合。

HL-2A装置脉冲发电机励磁控制系统

李维斌，卜明南，刘学梅，徐丽荣

2014, 34(1):  40-46. 

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采用增量式PID控制算法和基于FPGA的相移数字触发器组成的励磁反馈控制系统实现对HL-2A 装置脉冲发电机输出的控制，并通过基于西门子PLC构成的逻辑控制系统保护励磁系统的安全。实际运行结果表明，该励磁控制系统具有控制精度高、运行稳定可靠的优点。

变流器同步信号数字滤波方案的仿真研究

赵 新，姚列英，王英翘

2014, 34(1):  47-52. 

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针对HL-2A装置极向场电源晶闸管触发器系统同步信号波形畸变严重、频率不断变化的特点，通过分析和比较各种滤波器的滤波效果，提出了一个多级数字滤波器联合滤波的方案。利用MATLAB软件搭建了该滤波器的仿真模型，并对其进行了仿真分析，理论上证明了该方案的可行性。通过估计算法的延时，证明了该数字滤波器满足实时信号处理的要求。

高纯钨在瞬态热冲击下的损伤行为研究

陈 蕾，刘 翔，练友运

2014, 34(1):  53-56. 

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通过电子束辐照实验和有限元模拟研究了ITER类型面对等离子体的高纯钨材料在瞬态热冲击下的行为。在新建成的电子束实验平台EMS-60上进行了ITER等离子体发生大破裂不稳定下的模拟实验，实验中样品的基体温度为室温，脉冲宽度为1∼5ms，能量负载范围是1~5MJ•m⁻²。实验后通过扫描电镜观察了样品的再结晶、裂纹及熔化情况，讨论了裂纹形成机理。通过有限元模拟，得出在5ms的脉冲负载下钨的裂纹阈值为1.5MJ•m⁻²，与实验结果符合很好。

EAST 4MW中性束注入放电模拟研究

李昊，吴斌，王进芳，王骥，胡纯栋

2014, 34(1):  57-62. 

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采用1.5维的放电模拟程序TSC结合蒙特卡罗程序NUBEAM对使用中性束加热的EAST放电全过程进行数值模拟研究。分析了典型实验参数条件下的中性束的加热及电流驱动效果。讨论了不同背景等离子体密度对中性束加热及电流驱动效果的影响。模拟结果表明，中性束的注入使得背景等离子体温度有了较大幅度的提升，并能驱动出一定份额的非感应电流；适当降低背景等离子体密度有助于提高中性束的加热及电流驱动效率。

EAST冷质磁体位移测量与分析

邹春龙，奚维斌，高庆生，李玉和，朱海生，宋云涛

2014, 34(1):  63-68. 

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为了测量EAST磁体位移的变化，采用计算机视觉处理方法构筑三维测量模型，利用边缘检测算法对图像采集系统获得的图片进行识别和检测，最终得出位移的变化值，从而可以在等离子体磁场位形控制中通过补偿修正这些变化。该测量方法解决了EAST装置冷质磁体位移测量的难题。

EAST装置外杜瓦抗震性能的计算分析

陈魏，刘素梅，孔晓玲，倪小军，王忠伟

2014, 34(1):  69-74. 

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应用有限元分析软件ANSYS建立了EAST装置外杜瓦结构的三维有限元计算模型。在模态分析的基础上，根据《核电厂抗震设计规范》要求设计的地震响应谱作为输入条件，对EAST装置外杜瓦结构进行了地震响应分析计算。计算结果表明，地震动作用下EAST装置外杜瓦的位移和应力响应比较小。依据评判标准，EAST 装置外杜瓦结构设计在地震动作用下能满足抗震设计强度要求，能保证装置的抗震安全。

ITER校正场线圈接头去镍及表面后处理工艺研究

田泽均，吴维越，王 琳，刘丽平

2014, 34(1):  75-79. 

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分别采用机械打磨去镍加热镀锡工艺和反电镀去镍加电刷镀银工艺制作一对接头，然后对接头进行低温直流测试，测得前者的直流电阻为1.98nΩ，后者的直流电阻为1.53nΩ。对比分析可知，反电镀去镍和电镀银工艺更有效、更简单。这些工艺研究对ITER校正场线圈超导接头的制作具有重要指导意义。

J-TEXT偏滤器电源控制系统的设计与实现

谢弦，张明，何泱，张璟， 郑玮，潘垣，于克训

2014, 34(1):  80-83. 

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根据偏滤器线圈的供电需求和电源的运行特点，按照J-TEXT控制、数据访问和通信(CODAC)标准分别从硬件和软件两个方面进行了设计。目前，偏滤器电源控制系统已经布置完成并进行了测试。结果表明，系统满足偏滤器电源控制要求。该基于CODAC规范的偏滤器电源控制系统方案设计可以为ITER及未来聚变堆子系统控制方案提供参考。

等离子体应用

表面波放电狭缝天线阵优化设计

蔡红华，聂万胜，车学科，丰松江

2014, 34(1):  84-89. 

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为优化表面波放电的狭缝天线阵设计，给表面波放电装置的设计提供理论依据，对狭缝天线布局进行了理论和仿真计算分析。结果表明，宽缝辐射的电磁场比纵缝强，同相激励天线辐射的电磁场比异相激励强，更容易击穿空气产生等离子体。基于磁场强度同相分布规律对已经采用的纵缝天线阵进行改进，纵缝按照两侧交互并间隔半个波导波长布置，各个纵缝均为同相，产生等离子体效果更好。

航天器尾喷焰等离子体Al2O3粒子的光散射特性

马保科，郭立新，常红芳

2014, 34(1):  90-96. 

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基于Mie散射理论和方法，研究了航天器尾喷焰等离子体中Al₂O₃粒子的光学散射特性，分析了复折射率对单个Al₂O₃粒子消光效率因子、散射效率因子、吸收效率因子、散射相函数以及单次反照率的影响。同时，基于多分散系粒子尺度单峰分布，分析了Al₂O₃粒子按粒径分布后散射场的有关效应因子及散射相函数的变化，并进行了相应的数值模拟。理论和数值模拟研究表明，航天器尾喷焰等离子体Al₂O₃粒子复折射率的虚部和实部、粒径的大小与分布对其散射相函数、消光和散射效率因子以及单次反照率均有明显的影响。