使用朗道闭合模型分析DIII-D高极向β放电中的阿尔文本征模失稳
等离子体物理
2018-07-13 v1
摘要
在具有内部输运垒（ITB）的高极向β放电中，由n=1外部扭曲模驱动的极向β瞬态下降期间，阿尔文本征模在DIII-D台基处失稳，导致高能粒子损失。在热β恢复阶段存在两种不同情形：有分岔（具有不同频率的两个不稳定性分支）或无分岔（单一不稳定性分支）。我们使用全三维系统中的约化MHD方程，耦合高能粒子的密度和平行速度矩方程以及测地声学波动力学，研究DIII-D高极向β放电中观测到的不稳定性特性，并确定触发分岔的条件。模拟表明，分岔情形中较低频率的不稳定性是在等离子体台基处驱动的气球模，而较高频率的不稳定性分支是台基附近的低n（n<4）环向阿尔文本征模。无分岔情形中位于中部与等离子体边缘之间的反剪切区避免了台基处气球模的激发，尽管环向阿尔文本征模和反剪切阿尔文本征模在该反剪切区中不稳定。若中性束注入器（NBI）强度低于实验值（betaf < 0.03），n=1和n=2阿尔文本征模活动可被抑制或最小化。此外，若束能量或中性束注入器电压低于实验值（Vth,f / VA0 < 0.2），束与热等离子体的共振更弱。n=3,4,5和6阿尔文本征模活动无法被完全抑制，尽管在优化的中性束注入器运行区间下增长率和频率更小。总之，在高极向β放电中的阿尔文本征模活动可通过优化的NBI运行区间最小化。
引用
@article{arxiv.1807.04380,
title = {Analysis of Alfven Eigenmode destabilization in DIII-D high poloidal $\beta$ discharges using a Landau closure model},
author = {J. Varela and D. A. Spong and L. Garcia and J. Huang and M. Murakami and A. M. Garofalo and J. P. Qian and C. T. Holcomb and A. W. Hyatt and J. R. Ferron and C. S. Collins and Q. L. Ren and J. McClenaghan and W. Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.04380},
year = {2018}
}