利用朗道闭合模型分析大螺旋装置中高能粒子对阿尔文本征模的去稳

核聚变实验中的高能粒子群体可通过逆朗道阻尼以及与剪切阿尔文连续谱中隙模的耦合使阿尔文本征模失稳。我们使用约化 MHD 方程来描述全三维系统中环向磁通量和涡度环向分量的线性演化，并耦合高能粒子的密度和平行速度矩方程。我们通过一个闭合关系加入朗道阻尼和共振去稳效应。我们将该模型应用于研究大螺旋装置（LHD）内移位移位构型中的阿尔文模稳定性，在一系列实际值范围内进行参数分析：高能粒子 $\beta$ ($\beta_{f}$)、高能粒子热速度/阿尔文速度比 ($V_{th}/V_{A0}$)、磁伦德奎斯特数 ($S$) 和环向模数 ($n$)。$n = 1$ 和 $n = 2$ 的 TAE 被去稳，而 $n = 3$ 和 $n = 4$ 的 TAE 仅受微弱扰动。最不稳定的构型与等离子体核心中高能粒子的密度梯度相关：即使高能粒子种群较小，若其热速度低于阿尔文速度的 $0.4$ 倍，TAE 也会失稳。LHD 中测得的 MHD 爆发频率范围为：$n=1$ 的 TAE 为 $50-70$ kHz，$n=2$ 的 TAE 为 $60-80$ kHz，与模型预测一致。