球形托卡马克中 $E\times B$ 剪切对微撕裂主导输运的抑制

在许多不同的球形托卡马克区域中都观察到了电磁微撕裂模（MTM）。理解这些模式和其他电磁模如何非线性饱和，对于理解高 $\beta$ 球形托卡马克（ST）的约束可能至关重要。在回转动力学模拟和实验中，平衡 $E\times B$ 剪切流有时被发现能显著抑制低 $\beta$ 离子尺度输运。本研究旨在理解 $E\times B$ 剪切流影响 MTM 模拟饱和的条件。本文考察了来自 MAST 和 NSTX 的两个实验区域，这些区域所在的磁面上存在不稳定的 MTM。结果表明，与 NSTX 的情况相比，MAST 中局部磁面上的 MTM 驱动输运对通过 $E\times B$ 剪切进行抑制表现出更强的抵抗力，而在 NSTX 中，MTM 输运被显著抑制。这种对剪切流响应的差异可以通过磁剪切 $\hat{s}$ 对 MTM 线性增长率与气球模角 $\theta_0$ 依赖关系的影响来解释。在低 $\hat{s}$ 时，增长率对 $\theta_0$ 的依赖较弱，但在较高 $\hat{s}$ 时，MTM 增长率在 $\theta_0 = 0$ 处达到峰值，并在较高 $\theta_0$ 处存在稳定区域。平衡 $E\times B$ 剪切流的作用是随时间平流模式的 $\theta_0$，提供了一种在这些模式变得稳定时抑制其输运的机制。$\gamma^{MTM}$ 对 $\theta_0$ 的依赖性与最近的理论 [M.R. Hardman et al (2023)] 在 $q\sim1$ 的低 $\beta$ 情况下定性一致，但在理论失效的较高 $q$ 处一致性变差。本研究强调了安全因子分布的重要作用，它决定了平衡 $E\times B$ 剪切对 MTM 湍流饱和水平的影响。