微破裂阈值与DIII-D Pedestal中的第二稳定气动球形不稳定
等离子体物理
2026-03-26 v1
摘要
对42个DIII-D等离子体台阶平衡进行全球和局部线性粒子输运仿真，以探讨台阶稳定性及其对台阶结构和约束性的影响。微破裂模式（MTMs）和动力学气动球形模式（KBMs）代表主要的离子尺度不稳定性。对于这三个等离子体，MTMs位于中台阶处的稳定性边界附近，表现出阈值行为，随着预ELM压力梯度的增加，其增长率也随之上升。台阶MTMs保留着传统的特征，但还显示出增强的粒子输运和部分密度梯度驱动，表明它们可以约束台阶的压力，而不仅仅是电子温度。KBMs通常在该区域由于磁剪切较小和压力梯度较大而处于第二稳定状态，尽管在磁剪切较大的台阶脚附近可能变得活跃。这些发现表明，当KBM处于第二稳定时，MTMs在中台阶起到inter-ELM压力限制的作用。本文提出了一个初步的准线性混合长度输运模型，通过充分调节自由参数，将其耦合到ASTRA中，可再现实验温度和密度轮廓。当应用到分离界面密度加倍的情况时，模型预测台阶压力降低，这与ITPA H模式约束性趋势一致，归因于增加的MTM和ETG输运。这些结果阐明了台阶限制机制，建立了分离界面条件、台阶结构与全局约束性之间的物理机制联系。本工作为在燃烧等离子体条件下实现的核心-边缘集成提供了新的预测建模能力。
引用
@article{arxiv.2603.23782,
title = {Microtearing Thresholds and Second-Stable Ballooning in the DIII-D Pedestal: Reduced Modeling and Core-Edge Implications},
author = {David R. Hatch and Leonhard A. Leppin and Mike T. Kotschenreuther and Saeid Houshmandyar and Swadesh M. Mahajan and Joseph Schmidt and Ping-Yu Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.23782},
year = {2026}
}