高能粒子驱动的环形阿尔芬本征模的 NIMROD 计算
等离子体物理
2018-01-17 v1
摘要
环形阿尔芬本征模（TAEs）是在无连续谱阻尼情况下，由托卡马克等离子体的环形效应诱导的间隙模。当高能粒子（EPs）的驱动超过其他阻尼时，它们可以被激发。本文研究了由国际托卡马克物理活动（ITPA）小组提出的一个 TAE 基准算例。使用 NIMROD 代码中实现的混合动理学-磁流体力学（HK-MHD）模型，对圆形截面、大纵横比托卡马克中由 EPs 驱动的 TAEs 线性增长进行了数值计算。该 HK-MHD 模型通过动量守恒方程的矩封闭，将 EPs 的 delta f 粒子云网格（PIC）表示与背景等离子体的三维 MHD 表示耦合起来。我们同时观察到了 TAEs 的激发及其向高能粒子模（EPMs）的转变。获得了 EP 密度、温度、密度梯度以及最大相对密度梯度位置对 TAEs 频率和增长率的影响，这些结果与针对初始麦克斯韦 EP 分布的本征分析计算和回旋动理学模拟结果一致。EP 在 TAE 间隙径向位置处的相对压力梯度，代表了 EP 的驱动强度，可以强烈影响 TAEs 的增长率。当 EP 分布的密度和温度超过一定阈值时，会发生从 TAE 到 EPM 的转变，并且模式结构会发生变化。
引用
@article{arxiv.1708.05572,
title = {NIMROD calculations of energetic particle driven toroidal Alfv\'en eigenmodes},
author = {Yawei Hou and Ping Zhu and Charlson C. Kim and Zhaoqing Hu and Zhihui Zou and Zhengxiong Wang and the NIMROD Team},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.05572},
year = {2018}
}