大螺旋装置中 TAE 饱和相的模拟：MHD 爆发
等离子体物理
2023-04-18 v1
摘要
本研究旨在分析大螺旋装置（LHD）等离子体中环向阿尔芬本征模（TAE）的饱和机制，特别是 MHD 爆发。TAE 的线性与非线性演化由 FAR3d 代码模拟，该代码对热等离子体采用约化 MHD 模型，对高能粒子（EP）物种采用陀螺流体模型。线性模拟表明，在内-中等离子体区域及 45-75 kHz 频率范围内，由能量 Tf = 45 keV、EP beta = 0.022 的 EP 触发的 1/2-1/1、2/3-2/4 与 3/5-3/6 TAE 发生重叠。非线性模拟显示，由于来自 1/1-1/2 TAE 的能量转移，2/3-2/4 与 3/4-3/5 TAE 进一步失稳，导致 TAE 径向广泛重叠并触发 MHD 爆发。1/1-1/2 TAE 的能量还非线性转移至热等离子体，使 0/0 与 0/1 模失稳，诱导出剪切流与环向电流，以及热压强与 EP 密度径向分布的剧烈变形。非线性模拟重现了与实验相同的失稳序列与频率范围。在爆发相期间不稳定性向外传播，显示中-外等离子体间 EP 密度分布大幅下降，表明部分 EP 群损失，这解释了 MHD 爆发期间观测到的等离子体加热效率下降。
引用
@article{arxiv.2304.08416,
title = {Simulation of the TAEs saturation phase in Large Helical Device device: MHD burst},
author = {J. Varela and D. A. Spong and Y. Todo and L. Garcia and Y. Ghai and J. Ortiz and R. Seki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.08416},
year = {2023}
}