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托卡马克等离子体物理虚拟仿真实验设计
1
作者 肖婷 郑远 +4 位作者 仇志勇 肖湧 盛正卯 殷立明 王业伍 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第1期152-160,共9页
托卡马克装置是一种磁约束核聚变实验装置,其运行需要超高温、高真空和强磁场环境,建设费用高昂,本科生直接接触和了解磁约束核聚变实验装置和实验运行的机会非常少。该文基于3D建模、动画仿真和数值模拟等技术,高度还原我国托卡马克大... 托卡马克装置是一种磁约束核聚变实验装置,其运行需要超高温、高真空和强磁场环境,建设费用高昂,本科生直接接触和了解磁约束核聚变实验装置和实验运行的机会非常少。该文基于3D建模、动画仿真和数值模拟等技术,高度还原我国托卡马克大科学装置真实的实验场景,设计虚拟仿真实验,实现托卡马克实验装置360°全方位仿真参观展示、磁约束核聚变等离子体物理参数测量、形象化观测等离子体粒子运动轨迹,以及归纳总结实现磁约束的实验条件等教学方案设计。 展开更多
关键词 核聚变 托卡马克 等离子体 虚拟仿真 线上实验
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Tokamak第一壁上W/Cu材料的连接和界面应力的研究 被引量：8
2
作者 种法力 陈俊凌 李建刚 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 2005年第4期38-41,45,共5页
重点讨论了适合于磁约束核聚变实验装置(Tokamak)第一壁上W/Cu复合材料连接的几种方法:电子束焊、钎焊、热等静压连接、烧结熔渗法、等离子体喷涂法,并列举了第一壁材料与热沉材料成功连接时电子束辐照热负荷实验的情况。探讨了在此连... 重点讨论了适合于磁约束核聚变实验装置(Tokamak)第一壁上W/Cu复合材料连接的几种方法:电子束焊、钎焊、热等静压连接、烧结熔渗法、等离子体喷涂法,并列举了第一壁材料与热沉材料成功连接时电子束辐照热负荷实验的情况。探讨了在此连接方式下复合材料热负荷实验时应力求解方法和应力分布情况。 展开更多
关键词 tokamak装置 第一壁 W/Cu材料 连接 界面 热应力
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基于Python 的等离子体平衡重建程序设计及实现 被引量：1
3
作者 鲍娜娜 黄耀 +2 位作者 闫星廷 魏世闻 王梓昊 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期98-104,共7页
基于Python环境,设计和编写了等离子体平衡重建算法(Py-EFIT)。利用NumPy和SciPy库求解平衡重建算法中矩阵的运算问题,运用Matplotlib库实现重建算法计算结果的可视化,基于交互式可视化设计包QT Designer,使用PyQt库设计并实现该程序的... 基于Python环境,设计和编写了等离子体平衡重建算法(Py-EFIT)。利用NumPy和SciPy库求解平衡重建算法中矩阵的运算问题,运用Matplotlib库实现重建算法计算结果的可视化,基于交互式可视化设计包QT Designer,使用PyQt库设计并实现该程序的用户界面。Py-EFIT的测试结果显示等离子体平衡重建过程操作更加简单、直观,为托卡马克实验数据分析提供了一种有效的工具。 展开更多
关键词 托卡马克 等离子体平衡重建 PYTHON PyQt 用户界面
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磁约束核聚变托卡马克等离子体与壁相互作用研究进展 被引量：29
4
作者 吕广宏 罗广南 李建刚 《中国材料进展》 CAS CSCD 2010年第7期42-48,共7页
核聚变能是潜在的清洁安全能源,其最终的实现对中国能源问题的解决尤其重要。磁约束托卡马克是目前最有可能实现受控热核聚变的方法。磁约束聚变能的实现面临两大瓶颈问题:高参数稳态等离子体物理问题和托卡马克装置及未来反应堆关键材... 核聚变能是潜在的清洁安全能源,其最终的实现对中国能源问题的解决尤其重要。磁约束托卡马克是目前最有可能实现受控热核聚变的方法。磁约束聚变能的实现面临两大瓶颈问题:高参数稳态等离子体物理问题和托卡马克装置及未来反应堆关键材料问题。其中关键材料问题的解决在很大程度上取决于我们对等离子体与壁材料相互作用(Plasma-Wall Interactions,PWI)过程和机理的深入理解。PWI现象主要发生在托卡马克磁场最外封闭磁面以外的边界等离子体(又称为刮削层,Scrapped-Off Layer,SOL)和直接接触SOL的面对等离子体材料(Plasma-Facing Materials,PFM)区域内。因此,PWI问题直接决定了聚变的装置运行安全性、壁材料部件研发进程和未来壁的使用寿命。弄清PWI的各种物理过程和机理并施以有效的控制,是未来核聚变能实现的重要环节之一。对PWI国内外研究现状进行了详细的总结评述,并阐述了PWI的未来发展趋势和亟待解决的问题。 展开更多
关键词 磁约束核聚变 托卡马克 等离子体与壁相互作用
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三电平大功率并联逆变电源在EAST系统中的应用 被引量：7
5
作者 黄海宏 高格 +2 位作者 付鹏 王海欣 颜世超 《核聚变与等离子体物理》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期357-361,共5页
针对EAST超导托卡马克装置中的等离子体位移快控电源大电流快速响应的要求,采用三电平结合移相PWM多重化技术,实现多组变流器并联运行,提高了变流器的等效开关频率控制性能,从而改善了电流波形品质。分析了快控电源系统的设计方案和控... 针对EAST超导托卡马克装置中的等离子体位移快控电源大电流快速响应的要求,采用三电平结合移相PWM多重化技术,实现多组变流器并联运行,提高了变流器的等效开关频率控制性能,从而改善了电流波形品质。分析了快控电源系统的设计方案和控制方法,并针对移相PWM多重化技术,采用Matlab进行了仿真,验证了设计思想。实验结果表明,该系统设计方案合理、控制策略有效,具备良好的大电流输出和快速响应能力。 展开更多
关键词 EAST装置 等离子体 移相PWM 快控电源
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EAST等离子体垂直不稳定位移主动反馈控制 被引量：5
6
作者 王海欣 汪凤凤 +1 位作者 黄海宏 吴义兵 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期342-347,共6页
在EAST装置上通过设置反馈控制系统来抑制等离子体的垂直位移。快控电源对主动反馈线圈励磁,产生磁场抑制等离子体偏移。为满足等离子体位移快控电源大电流快速响应要求,采用多组变流器并联运行。实验运行结果说明主动反馈控制系统设计... 在EAST装置上通过设置反馈控制系统来抑制等离子体的垂直位移。快控电源对主动反馈线圈励磁,产生磁场抑制等离子体偏移。为满足等离子体位移快控电源大电流快速响应要求,采用多组变流器并联运行。实验运行结果说明主动反馈控制系统设计方案合理,达到了设计要求。 展开更多
关键词 EAST装置 等离子体 垂直不稳定位移 快控电源
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等离子体破裂时HL-2M真空室的结构应力分析 被引量：20
7
作者 蔡立君 刘德权 +2 位作者 冉红 李勇 曹曾 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期127-132,共6页
利用ANSYS有限元程序分析计算了等离子体线性大破裂时HL-2M真空室上的感应电流及电磁力,并对真空室进行了结构应力分析。结果表明,真空室上主要产生环向感应电流和径向电磁力,且主要集中在真空室壳体的柱状段;在破裂产生的电磁力及其他... 利用ANSYS有限元程序分析计算了等离子体线性大破裂时HL-2M真空室上的感应电流及电磁力,并对真空室进行了结构应力分析。结果表明,真空室上主要产生环向感应电流和径向电磁力,且主要集中在真空室壳体的柱状段;在破裂产生的电磁力及其他机械载荷的作用下,真空室的结构设计能较好地满足强度和刚度要求。 展开更多
关键词 HL-2M装置 真空室 等离子体破裂 电磁力
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固体自润滑材料在EAST超导托卡马克中的应用 被引量：2
8
作者 谢韩 宋云涛 +2 位作者 姚达毛 王廷梅 杨丽君 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2009年第8期92-96,共5页
EAST超导托卡马克是具有非圆截面的核聚变试验装置,其真空室内部部件在等离子体热壁运行时将承受相当大的热应力和电磁载荷,在某些工况下的应力可能超出材料的强度极限。对EAST超导托卡马克装置中的真空室内部部件的应力状况进行了计算... EAST超导托卡马克是具有非圆截面的核聚变试验装置,其真空室内部部件在等离子体热壁运行时将承受相当大的热应力和电磁载荷,在某些工况下的应力可能超出材料的强度极限。对EAST超导托卡马克装置中的真空室内部部件的应力状况进行了计算分析,从理论上提出了运用润滑材料的必要性;研制了一种金属基多层固体自润滑复合材料,摩擦学性能测试表明,该自润滑复合材料具有特殊的梯度结构,能保证高的机械强度,且具有优异的摩擦磨损性能和连续润滑功能;有限元计算和模拟件的加热变形试验表明,该自润滑复合材料真空中的滑动摩擦因数不超过0.15,能减少内部部件应力集中的情况,避免应力过大对热沉材料造成的破坏,保障超导托卡马克装置聚变试验的安全。 展开更多
关键词 托卡马克 内部部件 热应力 自润滑
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HT-7U等离子体位移快控电源设计 被引量：2
9
作者 张兴 许颇 +2 位作者 余勇 刘正之 张崇巍 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期291-296,共6页
针对HT 7U装置等离子体位移快控电源大电流快速响应要求,提出了一种基于电流型变流器的快控电源(FCPS)设计新方案。该方案采用交 直 交拓扑结构,即网侧采用电流型PWP整流器设计,以获得稳定的直流电流及网侧单位功率因数正弦波电流控制;... 针对HT 7U装置等离子体位移快控电源大电流快速响应要求,提出了一种基于电流型变流器的快控电源(FCPS)设计新方案。该方案采用交 直 交拓扑结构,即网侧采用电流型PWP整流器设计,以获得稳定的直流电流及网侧单位功率因数正弦波电流控制;负载侧则采用电流型H桥逆变器设计以实现负载电流的快速跟踪控制。移相PWM控制策略在实现多组变流器并联运行的同时,提高了变流器的等效开关频率控制,从而改善了电流波形品质。模拟系统实验论证了方案的正确性。 展开更多
关键词 变流器 单位功率因数 负载电流 用电 电流控制 逆变器 PWM控制 电流型 电源设计 快速跟踪
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托卡马克等离子体被动光谱诊断的绝对标定 被引量：4
10
作者 张凌 吴振伟 +4 位作者 高伟 黄娟 陈颖杰 高伟 胡立群 《原子与分子物理学报》 CSCD 北大核心 2013年第5期779-786,共8页
综述了托卡马克装置几套常规被动光谱诊断的绝对标定方法以及利用基于碰撞辐射模型的原子数据库诊断出粒子密度以及通量等物理量的方法.其中诊断系统包括可见波段具有高时空分辨的光电二极管阵列、具有高时间分辨的光电倍增管,具有二维... 综述了托卡马克装置几套常规被动光谱诊断的绝对标定方法以及利用基于碰撞辐射模型的原子数据库诊断出粒子密度以及通量等物理量的方法.其中诊断系统包括可见波段具有高时空分辨的光电二极管阵列、具有高时间分辨的光电倍增管,具有二维空间分辨的高速相机,具有时空分辨和高谱分辨的光谱仪;极紫外波段具有时空分辨的光谱仪等. 展开更多
关键词 托卡马克等离子体 被动光谱诊断 绝对标定 ADAS原子数据库
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HL-2A装置上一种测量等离子体位移的新方法 被引量：2
11
作者 杨青巍 秦运文 +5 位作者 冯北滨 冯震 崔正英 卢杰 郑银甲 宋显明 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期87-91,共5页
描述了用非对称结构的拾取线圈测量托卡马克装置等离子体位移和极向场不对称因子的方法,介绍了HL 2A装置拾取线圈的布置和位移测量的实验结果。并把用此方法测量的等离子体位移与用其他诊断方法测量的结果进行了比较。
关键词 托卡马克装置 HL-2A装置 等离子体位移 非对称磁探针 CCD照相机 极向场不对称因子
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EAST装置第一壁热沉冷却结构关键工艺的研究 被引量：2
12
作者 许铁军 黄生洪 +3 位作者 宋云涛 谢韩 张平 高大明 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期245-249,共5页
对由埋管引起的面对等离子体第一壁热沉冷却结构冷却效果的下降进行了实验测量与数值模拟。在相同加热源条件下,比较了热沉内光孔、埋管打压胀管及高温真空埋管钎焊三种工艺实验件的换热效率,并与数值模拟的结果进行比较,确定了合理的... 对由埋管引起的面对等离子体第一壁热沉冷却结构冷却效果的下降进行了实验测量与数值模拟。在相同加热源条件下,比较了热沉内光孔、埋管打压胀管及高温真空埋管钎焊三种工艺实验件的换热效率,并与数值模拟的结果进行比较,确定了合理的计算模型和参数。对高场测的热沉原型件,比较了埋管打压胀管和高温真空钎焊连接换热效率,为EAST热沉冷却结构优化提供了依据。 展开更多
关键词 EAST装置 面对等离子体部件 热沉 热交换 焊接
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HL-1M装置欧姆等离子体实验的初步分析 被引量：3
13
作者 秦运文 王恩耀 +20 位作者 严建成 谈满秋 袁保山 董贾福 任俱前 孙守祁 叶高英 邓中朝 冉利波 左鹤年 刘莉 张利 严东海 杨青巍 陈燎原 贺红光 段旭如 姚良骅 崔正英 潘宇东 邓希文 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 1997年第1期18-26,共9页
从１９９４年１０月２４日开始，对ＨＬ－１Ｍ装置进行欧姆加热等离子体的调试实验，获得了Ｉｐ＝３１０ｋＡ，ｑａ＜２．５，ｎｅ＝３×１０１３ｃｍ－３，Ｔｅ（０）＞１ｋｅＶ，Ｔｉ（０）＞０．５ｋｅＶ和τＥ≈１０ｍｓ的平衡... 从１９９４年１０月２４日开始，对ＨＬ－１Ｍ装置进行欧姆加热等离子体的调试实验，获得了Ｉｐ＝３１０ｋＡ，ｑａ＜２．５，ｎｅ＝３×１０１３ｃｍ－３，Ｔｅ（０）＞１ｋｅＶ，Ｔｉ（０）＞０．５ｋｅＶ和τＥ≈１０ｍｓ的平衡稳定等离子体。本文简述了ＨＬ－１Ｍ装置及其诊断、数据采集与处理系统，并对有关气体再循环。 展开更多
关键词 托卡马克 等离子体 气体再循 宏观稳定性
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EAST超导托卡马克等离子体位形平衡和反演算法 被引量：3
14
作者 赵皖平 罗家融 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期29-31,52,共4页
等离子体位形平衡和反演算法是EAST超导托卡马克控制系统的基础和重要组成部分。文中介绍了应用于托卡马克装置上的EFIT算法的物理含义;提出了EAST版EFIT算法开发移植的总体计划和主要流程结构,简要介绍了格林函数、平衡和反演核心子函... 等离子体位形平衡和反演算法是EAST超导托卡马克控制系统的基础和重要组成部分。文中介绍了应用于托卡马克装置上的EFIT算法的物理含义;提出了EAST版EFIT算法开发移植的总体计划和主要流程结构,简要介绍了格林函数、平衡和反演核心子函数的构成;介绍了移植开发遇到的3类主要问题和解决方案。分析比较了算法产生的格林函数和等离子体特征参数的数据。 展开更多
关键词 平衡和反演 托卡马克 等离子体位形 EFIT 算法
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基于IDL的等离子体放电位形数据可视化 被引量：1
15
作者 黄勤超 罗家融 +1 位作者 王华忠 李翀 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期230-231,250,共3页
介绍了科学计算可视化语言IDL的特点,阐述了利用IDL进行等离子体放电位形数据可视化的设计方案和实现方法。同时也给出了系统初步测试结果,为等离子体物理实验数据可视化提供了一个很好的参考。
关键词 托卡马克 等离子体 IDL 数据可视化
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EAST真空室内磁场模型的建立与验证 被引量：2
16
作者 许高斌 李坤 +3 位作者 王月媖 马渊明 陈兴 沈飙 《核聚变与等离子体物理》 CSCD 北大核心 2017年第3期319-324,共6页
利用毕奥萨伐尔定律,通过对EAST内部等离子体电流的运动状态的研究,建立了EAST内部的磁场数学模型,并利用Matlab对实验数据的拟合分析,对模型进行了分析验证。通过误差分析,进而改进模型,研究表明改进后的模型与实验数据能较好吻合,误... 利用毕奥萨伐尔定律,通过对EAST内部等离子体电流的运动状态的研究,建立了EAST内部的磁场数学模型,并利用Matlab对实验数据的拟合分析,对模型进行了分析验证。通过误差分析,进而改进模型,研究表明改进后的模型与实验数据能较好吻合,误差较小。相关研究和结论对托卡马克真空室内磁场测量具有一定的指导意义,为进一步研究基于MEMS技术的超导托卡马克装置电磁测量诊断系统的微纳磁敏传感器奠定理论基础。 展开更多
关键词 全超导托卡马克 等离子体电流 毕奥萨伐尔定律 磁场模型
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HT-7托卡马克中锂第一壁研究的先行试验 被引量：8
17
作者 左桂忠 胡建生 +2 位作者 罗南昌 李建刚 张凌 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期273-278,共6页
为了抑制等离子体杂质和减少粒子再循环,获得高品质的等离子体,HT-7超导托卡马克将进行锂限制器实验。为此需要在实验台上开展一些先行试验,以掌握锂材料操作的关键工艺;在加热和直流辉光放电下,借助光谱仪及膜厚仪得到温度与锂熔化、... 为了抑制等离子体杂质和减少粒子再循环,获得高品质的等离子体,HT-7超导托卡马克将进行锂限制器实验。为此需要在实验台上开展一些先行试验,以掌握锂材料操作的关键工艺;在加热和直流辉光放电下,借助光谱仪及膜厚仪得到温度与锂熔化、挥发、沉积之间的关系。实验表明在锂温度低于300℃的情况下,锂挥发不明显;从300℃到360℃,挥发速度逐渐加快;当锂温度高于370℃,锂挥发急剧增加。利用蒸发镀膜和直流辉光放电等离子体镀膜,在真空室壁沉积了约300nm的锂膜,装置真空明显改善,表明锂膜对各种气体有很强的吸附和抑制作用。实验表明锂是托卡马克装置第一壁的理想材料之一,可以用于抑制等离子体中杂质,降低氢同位素再循环,提高等离子体性能。采用锂作为HT-7限制器,有必要在安装过程中采用氩气保护,以避免锂的氧化,同时在实验期间应避免锂限制器温度过高,以防止锂的快速蒸发。 展开更多
关键词 锂材料 第一壁 等离子体 HT-7托卡马克
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中国的超导托卡马克装置HT-7U用炭基面对等离子体材料的研究(英文) 被引量：13
18
作者 郭全贵 刘朗 +2 位作者 宋进仁 李建刚 陈俊凌 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 2001年第3期64-68,共5页
聚变能作为一种潜在的替代能源 ,可以为将来提供清洁和无穷尽的能源供给 ,引起中国政府的高度重视。一项国家大科学工程“超导托卡马克HT 7U的建造”目前正在中国科学院合肥等离子体物理研究所实施。考虑到HT 7U将运行在高热负荷和近稳... 聚变能作为一种潜在的替代能源 ,可以为将来提供清洁和无穷尽的能源供给 ,引起中国政府的高度重视。一项国家大科学工程“超导托卡马克HT 7U的建造”目前正在中国科学院合肥等离子体物理研究所实施。考虑到HT 7U将运行在高热负荷和近稳态的工作条件下 ,研究和选取面对等离子体候选材料就显得极为重要。中国科学院山西煤炭化学研究所和合肥等离子体物理研究所合作致力于HT 7U用炭基面对等离子体材料的研究和开发。本文主要介绍了聚变能的优点 ,有关聚变研究的一些基本概念如托卡马克 ,等离子体 ,面对等离子体材料 ,壁材料和等离子体间的相互作用行为等。给出了HT 7U用炭基面对等离子体材料的主要结果。 展开更多
关键词 炭基材料 面对等离子体部件 HT-7U 超导托卡马克装置
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HL-2A等离子体边缘极向剩余胁强的研究 被引量：1
19
作者 龙婷 聂林 +8 位作者 柯锐 许敏 吴一帆 郭栋 王占辉 袁博达 龚少博 刘灏 HL-2A团队 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-7,共7页
首次报导了托卡马克等离子体边缘与湍流相关的极向剩余胁强剖面的测量结果。采用外中平面往复式静电探针阵列对HL-2A托卡马克边缘的极向湍流动量输运进行研究。在没有外部动量注入的欧姆放电下,剩余胁强为有限值、且其空间剖面在等离子... 首次报导了托卡马克等离子体边缘与湍流相关的极向剩余胁强剖面的测量结果。采用外中平面往复式静电探针阵列对HL-2A托卡马克边缘的极向湍流动量输运进行研究。在没有外部动量注入的欧姆放电下,剩余胁强为有限值、且其空间剖面在等离子体边缘具有明显的径向梯度,表明托卡马克等离子体边缘存在极向动量源。由动量源产生的动量主要以扩散形式向与剩余胁强相反的方向传播,最终的结果是等离子体边缘存在有限的雷诺胁强。在最后闭合磁面以内0.5~2cm区域,剩余胁强的梯度提供自发旋转的力矩,由该力矩引起的动量产生与由速度梯度引起的动量扩散共同导致了雷诺胁强出现负梯度,造成动量沉积,从而驱动极向平衡流。 展开更多
关键词 湍流 极向动量输运 极向旋转 剩余胁强 静电探针 托卡马克等离子体
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HL-1装置等离子体品质进展 被引量：2
20
作者 姚良骅 郑永真 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 1990年第1期1-9,共9页
本文概述HL-1装置等离子体品质参数空间在1985—1988年的进展及其与装置各项技术改造措施和等离子体基本参数(因素)之间的内在联系.
关键词 环流器 等离子体 品质 托卡马克
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