对 SPARC 扰流中运行电子生成效应的 MHD 活动建模

磁力学流体力学（MHD）不稳定性与运行电子（RE）相互作用多种方式，使得在准确预测 RE 生成及设计诸如大气注入（MGI）等缓解策略时，必须对这些相互作用进行自洽建模。我们利用 M3D-C1——一种具有 RE 流体模型的扩展 MHD 程序——研究了 3-D 非线性 MHD 活动、材料注入和 2-D 轴对称垂直位移事件（VDE）对 SPARC（一个旨在实现聚变增益 Q>1 的高场高电流装置）上 RE 演化的影响。我们考虑了各种情况，包括不同的氦气（Ne）和氦神（$\text{D}_2$）注入组合。我们的结果表明，由于 RE 与 MHD 耦合，存在一些关键效应，例如由于 MHD 不稳定性增长导致的 RE 生成初始增加、驱动锯齿状活动的 m/n=1/1 模的饱和能量降低、随机磁场中的 RE 损失，以及由于磁流面再生导致的 RE 约束和平台形成。使用 Ne-唯一注入（$2-5 \times 10^{21}$ 原子）可获得较大的 RE 平台（>5 MA），而组合注入 $2 \times 10^{21}$ Ne 原子；$1.8 \times 10^{22} \, \text{D}_2$ 分子）可获得较低的 RE 电流（<2 MA）。在 $text{D}_2$ + Ne 注入情况下，后热熱 quench 后的“冷” VDE 可终止 RE 束，防止形成稳态平台。这些仿真首次在 SPARC 扰流模拟中耦合 RE、3-D MHD 不稳定性、MGI 和轴对称 VDE，标志着理解类似 SPARC 这样的高电流装置中 RE 生成和缓解的关键步骤。