苏春燕 牟茂淋† 陈少永 郭文平 唐昌建

1) (四川大学物理学院, 成都 610065)

2) (四川大学, 高能量密度物理及技术教育部重点实验室, 成都 610065)

首先, 利用MARS-F 程序模拟了HL-2A 装置中不同电阻率、环向旋转频率和环向模数条件下等离子体对共振磁扰动(RMP)的线性响应过程, 分析了不同情况下共振场放大效应对三维扰动磁场的影响; 然后, 利用Boris 算法追踪了三维场作用下的离子轨道, 并详细探究了不同扰动磁场改变离子轨道特性的物理机制.研究发现, 考虑等离子体响应后的扰动磁场可增强离子轨道径向展宽, 且轨道最大径向展宽随轨道上扰动磁场平均值的增大而增大; 同时, 离子在通过扰动磁场被强烈放大的区域时轨道径向展宽会显著增加.该物理机制可用于解释RMP 缓解边界局域模实验中离子直接损失增加和等离子体径向输运增强现象.

1 引 言

未来大型托卡马克聚变实验装置, 如中国聚变工程实验堆[1]、国际热核聚变实验堆[2]都将设计在高约束模式下运行.但是, 托卡马克高约束模式运行时常伴随着一种使边缘输运垒周期性地崩塌和重建, 同时快速释放热流和粒子流的不稳定现象,即边界局域模(edge localized mode, ELM)[3].未来聚变堆中I 型ELM 的爆发不仅会引发大量的粒子和能量损失, 同时还会对装置偏滤器靶板和第一壁造成极大损害.因此, 对ELM 的有效控制是未来托卡马克长时间稳定运行亟待解决的问题.

共振磁扰动(resonant magnetic perturbation,RMP)是目前已被证实的可有效控制ELM 的一种重要……