《EAST托卡馬克上高能粒子對新經典撕裂模不穩定性的影響》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由李二眾擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：EAST托卡馬克上高能粒子對新經典撕裂模不穩定性的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李二眾
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在高比壓托卡馬克運行中，新經典撕裂模（NTM）是一類重要的磁流體不穩定性：它嚴重地降低儲能，導致聚變中子產額下降，增大高能粒子損失，甚至與其它MHD模耦合導致電漿破裂。國際上主要裝置，如DIII-D,JET,ASDEX-Upgrade，HL-2A，EAST等，都廣泛開展NTM的研究。研究高能粒子與NTM作用有助於理解ITER聚變產物alpha粒子的相關物理。高能粒子對內扭曲不穩定性的影響得到廣泛的研究，然而對NTM影響的研究正處於初始階段[H.Cai et al, Phys.Rev.Lett.106,075002(2011)]。 本項目擬研究以下三方面內容：（1）高能粒子對NTM穩定性邊界的影響；（2）對磁島非線性演化的影響；（3）NTM導致的高能粒子損失對托卡馬克穩態運行的影響。EAST上有多種加熱方式，能主動控制高能粒子，有研究NTM和高能粒子的診斷，這促使和保障此項目順利開展。
結題摘要
高能粒子是磁約束托卡馬克電漿不可避免的一類特殊粒子。在熱核聚變反應堆中，聚變產物（alpha-粒子）在一定條件下具有高能粒子類似的特性：這些高能粒子將激發一系列磁流體不穩定模式，盡而相互作用導致高能粒子損失，降低儲能。本項目研究巨觀的撕裂模和新經典撕裂模的高能粒子效應，包括模的線性和非線性不穩定性。 1， 淺捕獲高能電子能夠激發撕裂模，撕裂模呈現典型的調頻現象。密度掃描實驗中，隨著碰撞率的增大，電子轉化為通行粒子，撕裂模漸變穩定。既然電子作為熱核聚變中alpha粒子-聚變離子的能量傳遞媒介，由於較低的碰撞率，捕獲與通行高能電子將頻繁發生，因此，撕裂模將可能解穩，同時擾動自舉電流。目前的研究僅僅揭示高能電子與撕裂模的作用機理，尚未對主動控制進行探索。 2， 高能離子能夠激發新經典撕裂模，在一定條件下引起鎖模。在低轉矩電漿（聚變堆通常是低轉矩的），高能離子的約束變化會影響整體轉矩平衡，這將引入離子極化電流，實驗表明，離子極化電流能夠改變新經典撕裂模的穩定性，這主要依賴轉動頻率對電子逆磁頻率的比值。當比值大於1時，新經典撕裂模解穩，小於1時穩定。在平衡電流梯度決定的撕裂模穩定性參數遠遠小於零時，離子極化電流很難對新經典撕裂模穩定性產生較大的作用。因此種子磁擾動還是一個重要的量，在聚變堆芯中，這一磁擾動主要源於高能電子的動理學效應，也就是高能電子的捕獲-通行轉化過程影響撕裂模的穩定性。 3， 高能離子能夠非線性調節磁島，當電子逆磁頻率增大時，磁島鎖定，導致大破裂。再次表明電子動理學對聚變堆芯穩定性的重要性。 通過研究高能電子和高能離子與撕裂模的作用，發現整個堆芯的穩定性主要源於電子的動理學特徵：在高能粒子背景下，電子逆磁漂移和進動漂移對撕裂模及新經典撕裂模線性和非線性穩定具有重要的影響。
