环向场与极向场共同组成磁场
磁通函数给出极向磁场,另一个函数给出环向磁场。本装置保持给定的冷态固定边界,热变化只作为小扰动。
磁场怎样围住等离子体,实验又怎样量出其中的热量? 环向磁场与极向磁场叠加,让磁力线沿环形装置扭转,围成磁面。电子散射光的展宽随温度变化;用独立参考标定光谱,并给定密度和温度剖面,就能估计电子热量,再比较加热输入与冷却损失。
沿闭合磁面查看磁场,再把激光移过等离子体。比较电子散射光谱、加热输入与流向器壁的能量,观察加热和冷却怎样改变电子热量。
电子热量
轴上电子温度
峰值电子密度
离子等温时的总热量
光谱形状约束电子温度;绝对散射量、有限几何与给定剖面约束密度。相邻激光关断门采样背景,电子热量来自密度和温度的体积积分。计入离子后的总热量需要给定的等温假设。
标准不确定度采用联合一阶传播,代入给定的光子与读出方差,并保留跨帧共享标定;小字显示相对标准不确定度,表格保留有单位的数值;它不是置信限。拟合相容性采用保守的条件矩检查,不报告精确 p 值。计数器舍入另列确定性的敏感度,数值光谱界限也单独保留。时钟标准与 UTC 接收器也是本记录中的模拟仪器。
模拟采用程序日期 2026-11-13 00:00:00.123456789 UTC 作为出处;只有独立时长标准和接收器读数参与时钟标定。
给定低速非集体散射模型纳入有限孔径、已知平均漂移和仪器展宽。高温相对论光谱和任意剖面层析不在这一模型范围内。
电源损失和反射射频另列,沉积到等离子体的辅助热量单独计算。器壁量热已含未被辐射计截获的辐射;器壁、偏滤器与辐射计实际吸收量相加,每份材料损失只计一次。带噪声的有符号残差保留正负。
约束时间之比取自有限测量时间门,并依赖给定离子闭合;它不是拟合出的瞬时损失系数。
| 时间门 | 开始 | 结束 | 沉积热量 | 材料损失 | 有条件的热量变化 | 残差 | 有条件的有限门能量约束比 | 有条件的有限门传导约束比 |
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| 时间门 | 电输入 | 正向射频 | 反射射频 | 器壁 | 偏滤器 | 辐射计 |
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全部硬件长度采用同一比例,SI 坐标为右手系,Z 轴朝上。金色控制手柄放大以便操作;放大的标记沿给定磁场方向运动,不表示粒子轨道。有限绕组、激光弦线、接收圆盘、辐射计孔径及内部不透明挡板采用源模型几何;绕组线径为示意。
在这一冷态无力场参考里,电流方向与磁场相反。中心螺线管在采集时段电流为零。闭合磁面没有 X 点或开放刮削层,偏滤器只承担给定热损失终端;静态磁通修正界限只准许小的被动热扰动,不说明稳定性。
如有聚变功率参考,它由外部给定,独立于本等离子体模型;这里不推算聚变增益、ITER 性能或净发电。
| 帧 | 相对时间 | 峰值电子密度 | 轴上电子温度 | 电子热量 | 离子等温时的总热量 | 支持情况 |
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| 像素 | 激光开启 | 激光关断 | 参与重建 |
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| 像素 | 量子效率 | 独立光谱覆盖 |
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行列对应保存的帧编号;空白格表示未获支持。矩阵取自所选记录,保留共享计量误差,不合并不同采集。
这些生成参考独立于实测热量,不进入仅凭原始读数的重建。导入的测量没有可恢复的生成真值。
背景带电粒子绕磁力线回旋。托卡马克把环向磁场和极向磁场叠在一起,让磁力线沿环形装置扭转,形成围住等离子体的磁面。
为什么值得理解磁场提供约束,加热还要补上流失的热量。激光散射能告诉我们电子怎样运动,器壁和热流终端则记录能量去了哪里。
磁通函数给出极向磁场,另一个函数给出环向磁场。本装置保持给定的冷态固定边界,热变化只作为小扰动。
传导和辐射一起带走热量;停止加热后,热量继续下降。式中的损失参数是给定模型输入,测量端仍要从散射光和能量计读数重建变化。
这里电子温度用电子伏表示。电子随机运动把光谱展宽,已知平均漂移另行计入。有限孔径、空间温度剖面和仪器展宽先合成,再落到像素上。
激光诊断电子。离子热量还需要独立测量或明确的温度假设;本装置采用离子与电子等温,因此总热量带有这一条件。
容易误解磁力线围成闭合曲面,等离子体就一定稳定。
正确理解闭合磁面说明这个给定场的几何结构。稳定性还涉及扰动和响应;这里的小扰动静态磁通界限不回答动态稳定性。
容易误解测出电子温度后,总热量就是直接测得的。
正确理解Thomson 散射主要诊断电子。这里把电子热量加倍,是采用了离子与电子等温的给定假设。
选择磁场视角,调节“磁场倍率”和“伸长比”。
你会看到: 磁面由同一磁通函数给出。热量变化时装置仍显示给定冷态磁面,不把它当成随温度重新求出的平衡。依次选择“加热脉冲”和“自由冷却”,查看电子热量随时间变化。
你会看到: 加热期间输入与损失竞争;输入关闭后,传导和辐射继续带走能量。比较“辐射增强”和“导热更快”,展开热流测量。
你会看到: 两种设置都能加快冷却,但辐射接收器与器壁、偏滤器读数提供不同的信息。选择“偏轴光路”,或拖动激光弦线手柄,查看激光开、关两组像素。
你会看到: 接收光取自有限光束与接收孔径覆盖的区域。剖面与绝对标定参与重建,单靠亮度不能确定电子温度。选择“参考过期”,比较早期和晚期读出。
你会看到: 参考有效期之外的像素仍可保存;依赖这些参考的温度和热量暂不报告。当前页面托卡马克的磁约束与热量测量
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