基于交换-漂移-Alfvén 湍流模型利用分离面参数在 Alcator C-Mod 上确定约束区间边界

研究表明，分离面运行空间（SepOS）模型 [Eich & Manz, Nuclear Fusion (2021)] 能够针对广泛的 Alcator C-Mod 等离子体，用分离面参数预测 L-H 转换、L 模密度极限和理想 MHD 气球极限。该模型利用 C-Mod 上广泛运行条件下的 Thomson 散射测量进行了测试，涵盖 $\overline{n}_{e} = 0.3 - 5.5 \times 10^{20}$m$^{-3}$、$B_{t} = 2.5 - 8.0$ T 和 $B_{p} = 0.1 - 1.2$ T。构建了 H 模下电子压力梯度标度长度 $\lambda_{p_{e}}$ 关于湍流控制参数 $\alpha_{t}$ 和极向流体回旋半径 $\rho_{s,p}$ 的经验回归，发现两个回归参数均需正指数，表明在高 $\alpha_{t}$ 下近 SOL 宽度的湍流加宽以及与 $B_{p}$ 的反向标度关系，这与 AUG 上的结果一致。SepOS 模型还在不利漂移方向进行了测试，发现只要对 Reynolds 能量传递项应用校正 $\alpha_\mathrm{RS} < 1$，它就能很好地适用于所有三个边界，包括 L-H 转换。I 模通常存在于不利漂移方向且 $\alpha_{t} \lesssim 0.35$ 的值范围内。最后，使用同一框架分析了研究 I 型 ELMy 和 EDA H 模之间转换的实验。发现最近在 $\alpha_{t} = 0.55$ 处确定的边界排除了大多数 EDA H 模，但负责 L 模密度极限的波数平衡，即 $k_\mathrm{EM} = k_\mathrm{RBM}$，可能更好地描述 C-Mod 上的转换。然后，将验证和探索的边界集合应用于 SPARC 基准参考放电参数的区间接入和极限规避预测。