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合肥研究院在比压阿尔芬声波本征模实验研究中取得进展

2020-09-17 合肥物质科学研究院
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  近日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所EAST团队在一类特殊的锯齿振荡期间观察到比压阿尔芬声波本征模(BAAE)。

  在EAST超导托卡马克装置中,研究人员通过实验观察到模数为m=2/n=1双撕裂模(DTM)触发的一类特殊锯齿振荡(以下简称DTRC)。DTRC的振荡周期大于100ms,在振荡期间先后观察到了高能离子激发的比压阿尔芬本征模(BAEs)以及反剪切阿尔芬本征模(RSAE),并伴随着电子内部输运垒(ITB)的形成过程。当离子回旋共振加热(ICRH)的输出功率足够高时,DTRC振荡期间能够激发一类新的阿尔文本征模——BAAE,且与BAEs-SAEs共存。

  对BAAE的模特征结构和激发条件进行研究发现,BAAE和BAEs的径向结构相类似,BAAE在径向更靠外且径向范围更宽。随着最小安全因子qmin的减小(qmin<1),BAAE和RSAE的频率同步向上增大。此外,BAAE可以作为安全因子剖面的重要限制条件,当DTRC振荡周期大于某一阈值时,BAAE即可被激发。由于DTRC的振荡周期强烈依赖于ICRH的输出功率,因此DTRC的振荡周期为BAAE激发的一个重要的因素。qmin附近的电子温度的梯度随着DTRC的周期增大而增大,同时芯部区域的高能离子份额也随之增加。因此,BAAE由捕获高能离子通过环向进动共振激发。

  BAAE现象是当前ITPA研究领域的一个重要分支,在EAST上开展的BAAE实验观察和研究进展,有助于推动国际磁约束聚变领域高能粒子的实验研究。

  相关成果发表在Nuclear Fusion上。研究获得国家磁约束核聚变能发展研究专项、国家自然科学基金等项目的资助。

  论文链接:BAAE BAEs-RSAEs(ITB) 

EAST上DTRC振荡期间,BAAE,BAEs-RSAEs本征模的激发

BAAE存在时间和DTRC振荡周期的关系

打印 责任编辑:程博

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