阿尔芬波与高能量粒子的相互作用过程

摘要

人们在追求托卡马克核聚变高参数稳态运行的时候，也发现了许多不稳定模式。例如，阿尔芬波在托卡马克等离子体内传播过程中就出现了许多不稳定情况，影响托卡马克的稳态运行。αTAE（α-induced Toroidal Alfvén Eigenmode，α=-q2Rdβ/dr，q是安全因子，R是托卡马克大半径，r是小半径，β是磁压比）就是其中一种阿尔芬本征模式，根据近年的研究，αTAE可以存在于各个托卡马克装置中。本文在气球模表象下，采用（s，α）平衡模型(其中s是磁剪切，s=r(dq/dr)/q)，运用磁流体力学和回旋动理学混合模型程序，研究αTAE的相关问题。
　　在超导托卡马克KSTAR放电试验中，我们发现αTAE在沿小半径方向上的分布非常广泛；在其它条件基本相同的情况下，安全因子的位形对αTAE的分布情况有很重要的影响；基于放电实验的数据，我们进一步讨论了在KSTAR中高能量粒子与αTAE的共振激发的情况。在我国EAST装置的放电实验中，人们所期望的大份额自举电流伴随着大的等离子体压强梯度，而大的等离子体压强梯度也同样有利于产生αTAE；与此同时，中性束注入加热等离子体和驱动等离子体电流会产生高能量粒子，而高能量粒子在满足波粒共振条件时很容易把αTAE激发为不稳定模式。