低纵横比 CNT 仿星器的高 $\beta$ 平衡与气球不稳定性

借助三维数值工具，预测了 CNT 低纵横比仿星器平衡的存在性与气球稳定性。除了具有低纵横比外，CNT 的特征是低磁场和小等离子体体积。此外，近期通过微波在 CNT 中加热了高度过密等离子体。这些特征表明 CNT 可能达到相对较高的等离子体 $\beta$ 值，从而可用于对高 $\beta$ 不稳定性（如气球模）的仿星器稳定性进行实验研究。作为该方向的第一步，本文以数值方法求得了气球稳定性极限。根据具体的磁场位形，我们预计体积平均 $\beta$ 极限在 0.9%-3.0% 范围内，且可能更高，并观察到了第二气球稳定区的迹象。随着纵横比的减小，发现在某些位形中稳定性增加，而在另一些位形中稳定性降低。使用仿星器定标律的能量平衡估计表明，在 40 至 100 kW 的过密加热功率下可能达到较低的 $\beta$ 极限。本研究还兼有在高 $\beta$ 值和低纵横比下测试 VMEC 及其他仿星器代码的额外目的。为此，本研究同时采用了自由边界（以最大程度保真于实验）和固定边界（作为数值测试）进行。