TRANSP程序介绍及使用指南

ASIPP Report
TRANSP manual
1 TRANSP/PTRANSP程序介绍
TRANSP是为了进行托卡马克实验数据分析而开发的程序 [1–5]。美国普林斯顿大学
等离子 体物理实验室的Douglas McCune等研究人员在1970年的BALDUR程序的基础上，
于1978年 推 出 第 一 版TRANSP程 序 ， 并 在 接 下 来 的 三 十 余 年 里 不 断 完 善 、 增 加 程 序 的
2 TRANSP程序的使用
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wenku.baidu.com
2.1 准备输入数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2 提交任务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.3 查看结果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.4 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
TRANSP程序介绍及使用指南
丁斯晔 ver 1.1.1 2014.01.08
目录
1 TRANSP/PTRANSP程序介绍
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1.1 TRANSP/PTRANSP程序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 TRANSP程序的总体结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 磁场扩散模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4 粒子平衡 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
数据随时演化的工具。其模拟结果与实验已经进行过广泛的验证。在此基础上，研究
人 员 致 力 于 开 发TRANSP实 验 预 测 的 能 力 。 这 项 工 作 的 成 果 被 称 为PTRANSP (predictive
TRANSP) [6]。PTRANSP使用与TRANSP一样的选项控制系统(namelist)，只不过其中有部
克大环方向认为是对称的。因此在TRANSP程序中，原则上不能解决由于环向和极向不对称
引入的物理现象。TRANSP中还有丰富的辅助模块，能模拟中性束注入，离子回旋波加热，
锯齿行为，弹丸注入等等，而低杂波、电子回旋波注入的模块也已经集成在TRANSP中。
用TRANSP进行数据分析，需要用到大量实验数据。TRANSP用它们来模拟托卡马克等离子
体的演化状态，并通过计算极向磁扩散、粒子平衡、功率平衡和动量平衡等方程的解得到各
个时刻等离子体的约束和输运特性。典型的输入数据是一维和二维的UFILE（PPPL的数据格
式）包括各种分布（剖面）数据随时间的演化：等离子体电子密度、电子和离子温度、辐射
功率；等离子体边界位置和形状演化；纵场、等离子体电流、表面环电压、等离子体内能、
功 能 。 至 今 为 止 ，TRANSP与 其 相 关 程 序 已 经 成 为 一 个 庞 大 的 系 统 ， 包 括 大 约 一 百 万
行Fortran代码，超过一百个可执行程序，超过一百个子程序库。TRANSP程序自身有五十
万行Fortran代码，超过两千个子程序，输出的数据库中有一千个命名的变量。它的开发工
杂质含量、中子通量等物理量的演化。TRANSP的计算结果可以通过RPLOT和ELVIS程序读
取。
TRANSP是 目 前 世 界 上 使 用 范 围 最 广 的 托 卡 马 克 实 验 数 据 分 析 程 序 之 一 ， 美 国 ，
欧洲，日本以及中国国内的各大装置都有其用户。它几乎是目前最好的分析托卡马克
1.8 PTRANSP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.9 几个辅助加热程序包 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.10 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.5 中性粒子输运模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.6 电子和离子能量平衡 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.7 动量平衡 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
作量已经达到一百人年。TRANSP的开发语言包括Fortran-77，Fortran-90，部分C和C++，以
及Python。TRANSP能够进行托卡马克非圆截面磁位形下1
1 2
维度的输运与约束分析，以及托
卡马克数据的诊断模拟。这里，术语1 1 维度指的是在数据处理时沿托卡马克小截面上的极 2
向进行磁面平均后，两维的物理问题在数学上就简化为只考虑径向一维的问题了。托卡马