曹琦琦 刘悦† 王硕

1) (大连理工大学物理学院, 三束材料改性教育部重点实验室, 大连 116024)

2) (核工业西南物理研究院, 成都 610041)

在托卡马克等离子体中, 电阻壁模是非常重要的磁流体不稳定性, 特征时间在毫秒量级.对长时间稳态运行下的先进托卡马克, 电阻壁模限制着聚变装置的运行参数空间(放电时间和比压), 影响经济效益, 所以研究电阻壁模稳定性至关重要.本文使用MARS 程序, 针对ITER 装置上9 MA 先进运行平衡位形, 研究了等离子体旋转和反馈控制对电阻壁模的影响.结果表明, 在没有反馈控制时, 当比压参数 C β 取0.7, 等离子体环向旋转频率达到1.1%的阿尔芬频率时, 可以完全稳定电阻壁模; 在等离子体环向旋转和反馈控制共同作用时, 比压参数 C β 取0.7, 反馈增益 | G| 取0.6 时, 稳定电阻壁模所需要的等离子体旋转频率为0.2%的阿尔芬频率.可见, 单独靠等离子体环向旋转稳定电阻壁模所需的旋转频率较大; 而等离子体环向旋转和反馈控制共同作用可以降低稳定电阻壁模的旋转频率临界值, 符合先进托卡马克的运行.本文的研究结果对中国聚变工程试验堆CFETR 的工程设计和运行具有一定指导意义.

1 引 言

托卡马克实验中可以通过提高装置的比压来实现聚变功率和自举电流份额的提升.而随着装置比压的增加, 由压强或压强梯度驱动的磁流体不稳定性可能会出现, 外扭曲模是其中最重要的磁流体不稳定性之一.外扭曲模对托卡马克装置放电产生重……