洛姆半径效应对托卡马克混沌输运控制的影响

我们研究有限洛姆半径对受 $\mathbf{E} \times \mathbf{B}$ 偏移作用下的导引中心试验粒子动力学的影响。为此，我们采用 W. Horton 所提出的 [Physics of Plasmas \textbf{5}, 3910 (1998)] 中的漂移波试验粒子输运模型，并引入二阶 gyro-平均扩展模型，以考虑由空间变化电场引起的有限洛姆半径效应。通过该扩展模型，我们数值研究有限洛姆半径对混沌输运及输运屏障形成的影响。对于非单调等离子体剖面，我们发现动力学系统的扭转条件——即哈密顿系统的 KAM 定理非退化条件——在一条特殊曲线上被破坏，该曲线在非平衡条件下具有显著的抗破坏韧性，从而抑制了混沌输运。这条曲线作为稳健的输运屏障，通常称为剪切无关输运屏障。当改变电场扰动的幅度时，我们分析了剪切无关屏障的分叉图以及轨道逃逸率，以探讨有限洛姆半径对控制混沌输运的影响。我们的发现表明，洛姆半径的增加增强了输运屏障的鲁棒性，因为需要更大的电场扰动幅度才能破坏这些屏障。此外，随着洛姆半径的增加，即使不存在输运屏障，我们也观察到逃逸率的降低，表明混沌输运减弱。