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2014年 第34卷 第2期    刊出日期：2014-06-15

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等离子体物理

电阻磁流体中磁岛演化的长时间数值模拟

王刚，许健强，彭晓东

2014, 34(2):  97-101. 

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基于磁流体理论利用CIP方法数值对电阻磁流体中的磁岛演化动力学行为进行了长时间模拟。研究发现，磁岛饱和后流体演化并未结束，磁场重联将导致流体的宏观剪切流动。这一物理图象可用于解释托卡马克等离子体L-H模转换过程中观察到的磁流体行为。

等离子体物理学

磁场对含有双温离子非均匀尘埃等离子体中三维孤波特性的影响

马栋林1，张玺君2

2014, 34(2):  102-106. 

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利用数值方法研究了双温离子、磁场、非均匀性和波的斜向传播对三维非线性尘埃声孤波振幅和宽度的影响。运用约化摄动法得到描述三维非线性尘埃声孤波的非标准变系数Korteweg-de Vries (KdV)方程。然后把非标准变系数KdV方程变为标准变系数KdV方程，并且得到了此标准变系数KdV方程的近似解析解。研究结果表明，此系统中存在着两种形式的孤波，即压缩型孤波和稀疏型孤波，外部磁场对三维非线性尘埃声孤波的宽度有影响，而对其振幅没有影响。此外，波的相速度与波的斜向传播和非均匀性有着非常紧密的联系。

光束质量对激光等离子体受激布里渊散射影响研究

王传珂1, 2，蒋小华2，蒋 刚1，章 欢1, 2，刘 浩1, 2，竹文坤3，王哲斌2，刘慎业2，丁永坤2

2014, 34(2):  107-110. 

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在“星光Ⅱ”钕玻璃激光装置上，开展了脉宽约0.8ns、能量～70J的351nm激光在不同条件下辐照Au盘靶的实验，研究了激光光束质量对受激布里渊散射(SBS)谱的影响。SBS散射光谱测量结果表明，在激光束未匀滑条件下，SBS散射谱范围为352~360nm；在采用透镜列阵将激光束匀滑聚焦的条件下，激光等离子体密度变得更加均匀，SBS散射光谱范围变为351~351.5nm。实验数据为透镜列阵对光束的匀滑效果提供了直接支持。

H与C/Be混合层相互作用的分子动力学模拟

曹小岗1，田树平1，欧 巍1，王建强1，张静全2，潘宇东3，苟富均1，陈顺礼1

2014, 34(2):  111-117. 

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利用分子动力学方法研究了H原子与C/Be样品的相互作用过程，当H原子轰击C/Be样品时，发现有一些H原子渗入样品

中并且滞留在样品中，H原子的滞留率随H原子的初始入射能量的升高呈线性增长,有些沉积在样品中H原子与C原子相

互作用形成H−C键。溅射产物以H原子和H₂分子为主。H和H₂的产额率随初始入射能量的变化趋势相反，分析了不同机

制下产物H和H₂的产额率随初始入射能量的关系，且通过分析H原子的入射能量和样品的原子密度的关系来研究轰击后

的样品，发现样品中原子分布变化很小，同时分析了化合物中的化学键分布变化较小，只是其化学键的分布峰向样品

表面移动。

CH₃与不同基底温度的聚变材料钨相互作用

田树平1，曹小岗1，杨党校2，陶科伟1，张静全3，潘宇东4，苟富均1

2014, 34(2):  118-125. 

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采用分子动力学方法模拟200eV的CH₃粒子轰击到不同基底温度的钨样品上，分析了C、H原子在钨表面的沉积、散射

及溅射情况，结果表明C、H原子沉降量均随入射剂量的增加而增加。在基底温度为100K时，相同入射剂量下沉积的C

原子最多，而当基底温度为1200K，在入射剂量大于1.510¹⁶cm^-2时，C原子的沉降量小于其它基底温度下的C的沉降

量。CH₃在轰击样品时发生了分解，各种分解情况随基底温度变化较小，其中不同基底温度下一级分解率在40%上下

波动，二级分解在23%左右，而完全分解的CH₃在9%左右。C、H原子的散射角主要分布在5~85°间，散射C原子分布

的最大值分布在40~50°或50~60°间，散射C原子分布的最小值分布在0~10°或80~90°间；而不同基底温度下散射H原子

分布的最大值均在40~50°间，最小值均在0~10°间。散射C原子的能量在0~140eV之间，散射能量为0~120eV的C原子

占散射总量的98%以上，散射C原子平均能量随基底温度的增加而增加，其变化从65.5eV增加到68.5eV；散射H原子

的能量也在0~140eV之间，但大约70%的散射H原子能量在40eV以内，散射平均能量随基底温度的增加而减小，其变

化从13.92eV减小到13.05eV。

金属铀热力学性质的密度泛函理论研究

张日东1，邓新平1，段 涛2，雷洁红1

2014, 34(2):  126-129. 

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运用密度泛函理论方法，采用MS中CASTEP模块计算了铀晶体的能量随体积变化的关系，并绘制了E-V曲线。运用准谐振子德拜模型计算了压强从0～100GPa、温度从0～2000K下的晶体铀的相对体积，发现相对体积随着温度和压强的增加而减小。并成功得到了热膨胀系数、热容、以及体弹模量随温度和压强的变化关系。预测了铀的热力学性质。为铀晶体在高温高压下的实验研究提供了理论依据。

核聚变工程技术

HL-2A多道中性粒子分析器的数据处理和试运行的初步结果

夏志伟，李 伟，卢 杰，高金明，易 萍，杨青巍

2014, 34(2):  130-134. 

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根据多道中性粒子分析器的测量原理和HL-2A的特点，编写了基于Matlab的数据处理程序。该程序利用矩阵运算和下标定位技术，提高了代码执行的速度；使用了图形界面，使数据处理更加灵活直观。利用该程序对2009年的结果进行了处理，初步得到了离子温度的时间和空间分布。

质谱测量与分析系统的性能测试

曹 曾，黄向玫，蔡 潇，许正华，田培红，崔成和，高霄雁

2014, 34(2):  135-140. 

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对所研制的质谱测量与分析系统进行了性能测试。烘烤后系统的极限真空达到了7.3×10^-7Pa，

总漏气率为3.84×10^-9Pa.m3.s-1。上下球室之间的气体压力，以及漏孔的漏气率与高分辨四极质谱计的氦分压力均

 

呈现了良好的线性关系。结果满足动态流导法真空校准的技术要求，为氘、氦混合气体的测量与分析提供了条件。

全固态高压调制器在HL-2A装置辅助加热实验中的应用与分析

李 青，宣伟民，姚列英，毛晓惠，王雅丽

2014, 34(2):  141-146. 

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采用对比分析的方法，对基于TM703FB四极管调制技术的高压调制器和基于IGBT串联技术的全固态调制器的工作原理以及实验结果进行了对比分析。对比分析表明，采用IGBT串联技术的新型全固态高压调制器相对采用电子管技术的传统高压调制器具有众多优点，在HL-2A物理实验中具有重要的应用价值。

EAST快速控制线圈的设计分析与安装

王兆亮, 刘旭峰, 刘常乐, 汪献伟

2014, 34(2):  147-151. 

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介绍了EAST快速控制线圈的设计参数、电磁水冷分析和安装过程。引线部分受到巨大的垂直于自身方向的震荡力，常规的有机绝缘材料不能满足要求。线圈的绝缘材料采用MgO粉末，并在引线两端增加支撑固定。水冷计算表明，铜导体和水的稳定温度与点到进水口的距离成线性关系；当线圈通电电流为20kA时，为了保证出水口的水温不被加热至100℃，水的最小流速与运行效率的关系为v ≈ 6K。

EAST NBI综合测试台离子源电源系统的测试研究

刘智民，蒋才超，刘 胜，谢亚红，胡纯栋

2014, 34(2):  152-158. 

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EAST NBI束线综合测试台已研制完成并具备一台兆瓦级离子源测试运行的全套电源设备，包括离子源灯丝电源、弧电源、加速器电源、抑制极电源、偏转磁体电源及缓冲器电源等。介绍了EAST兆瓦级离子源进行起弧放电调试运行的方式，叙述了各套离子源电源系统的设计结构、技术特点及运行控制方式，分析了离子源电源系统稳定可靠运行需要解决的各个难点，给出了EAST束线样机进行高功率及长脉冲束引出测试运行的实验结果。

ITER假负载的设计与分析

秦秀颀1，徐 宁1，宋执权2，陈湘波1，李 传3

2014, 34(2):  159-164. 

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采用多层线圈并联，每层多匝的结构设计出ITER假负载。通过ANSYS建立该线圈的结构模型，对额定电流7.75kA连续运行和68kA脉冲电流运行两种模式下进行了动力学稳定性和热稳定性分析。分析结果验证了该线圈结构的假负载的设计合理性，为其进一步的优化设计奠定了基础。

ITER超导母线失超时CFT冷屏的电磁分析

葛 剑1，赵 韩1，宋云涛2，杜世俊2，王忠伟2

2014, 34(2):  165-170. 

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采用了解析法和ANSYS软件对ITER超导母线稳态时在CFT冷屏上产生的磁场分布和失超时在CFT冷屏上产生的涡流分布做了对比分析，得到的结果相互吻合，这为后续的电磁-结构以及电磁-热耦合分析提供了参考数据。

ITER测试平台无功补偿系统的甩负荷过电压分析

蒋龙云，许留伟，吴亚楠

2014, 34(2):  171-175. 

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　　ITER测试平台无功补偿及谐波抑制系统包含一套由RLC滤波支路和晶闸管控制电抗器(TCR)组成的无功补偿装置，当接入电网时，为防止系统甩负荷对电网的安全性产生影响，通过计算解析研究分析了系统甩负荷时在110kV母线上产生的过电压。结果表明，当因系统故障进行甩负荷时，母线电压上确实会产生一个较高的过电压，其数值已超出国家标准允许范围，可能会对电网产生一定影响，需采取防护措施，即加入了一条由反并联二极管和电阻组成的旁通支路来释放主回路电流以减少过电压。MATLAB的仿真结果也验证了上述结果的正确性。

基于PXI技术的高压电源控制系统的研制和测试

陈德宏1, 2，张 明1, 2，马少翔1, 2，夏令龙1, 2, 曾 臻1, 2，章雪亮1, 2，王楚良1, 2，于克训1, 2

2014, 34(2):  176-181. 

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介绍了J-TEXT装置上将用于辅助加热研究的一套100kV/60A高压电源。这套高压电源基于PSM技术设计，由144个开关电源模块构成。为了满足隔离、控制和保护的要求，采用PXI和FPGA技术设计了符合CODAC规范的PSM电源控制系统，并提出改进的PSM控制策略实现对高压电源的控制。为验证控制系统的性能，在由8个模块组成的高压电源模型样机上对控制系统进行了测试，测试结果表明，系统各项性能良好，可以满足100kV/60A高压电源的控制要求。

等离子体应用

利用准光学谐振腔快速实时诊断等离子体的新方法

陶冰洁，谢 冰，李 恩

2014, 34(2):  182-186. 

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对准光学谐振腔诊断等离子体的传统诊断方法进行了改进，提出一种可用于诊断瞬态等离子体的实时诊断方法。通过实验证明，矢量网络分析仪点频测试(CW Sweep)对信号相位变化的测量速度足够快，可以跟上等离子体鞘套和尾迹的变化速度，因此利用该方法诊断等离子体鞘套和尾迹是可行的。通过对诊断系统性能的评估，表明诊断装置具有较高的实时性，对等离子体电子浓度有较宽的测量范围，测量范围可达10-1~1015m-3。

大气等离子喷涂中等离子体温度的焓探针法测量

孙成琪 ，高 阳 ，杨德明 ，冯 健

2014, 34(2):  187-192. 

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采用焓探针对大气压力下热喷涂等离子体射流的焓和温度进行了测量和计算，研究了氩气流量变化、 电流变化和喷涂距离对等离子射流的焓和温度分布的影响。结果表明，氩气流量不变的情况下，随着功率的增加 等离子体的焓值和温度增加；电流保持不变时，随着氩气流量的增加等离子体的焓值和温度不断减小，随着距离 喷嘴出口轴向距离的增加，等离子体的焓值和温度都大幅度的降低；氩气流量变化对喷枪热效率影响不大，功率 增大时，喷枪热效率增加显著，喷枪热效率最高可达到 60%。