托卡马克等离子体中微观不稳定性的结构：刚性输运还是等离子体爆发？

本文给出了描述托卡马克等离子体中微观不稳定性的二维本征模方程模型的解，展示了模结构和稳定性对等离子体剖面的敏感性。在参数空间的狭窄区域内，对于特殊的等离子体剖面，发现了一种最大不稳定性模，其在托卡马克的外侧发生 ballooning（ ballooning 模）。这对应于传统的 ballooning 模图像。然而，对于大多数剖面，该模无法存在，取而代之的是一种更稳定的模，其在等离子体的顶部或底部附近发生 ballooning。若考虑通常被忽略的高阶剖面效应相关的约束，则该结果与一维 ballooning 分析具有良好的定量一致性。对于临界流剪切，这种一般模向更不稳定的 ballooning 模的突然转变可能发生，这为解释为何某些实验观测到小型等离子体爆发（边缘局域模，即 ELMs）而非大型 I 型 ELMs 提供了一个候选模型。