等離子體芯部湍流研究取得進展

近日，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所副研究員張濤帶領微波反射儀診斷組在EAST上觀察到m/n=1/1內扭曲模引起的局域高頻密度漲落現象，研究結果以Destabilization of field-line localized density fluctuation with a 1/1 internal kink mode in the EAST tokamak為題發表在Nuclear Fusion期刊上。

非軸對稱的磁擾動場被廣泛用於托卡馬克等離子體中，以控制邊緣局域模等宏觀不穩定性。擾動場可引起等離子體邊界三維形變，並導致局域的微觀不穩定性。科研人員在EAST實驗中發現，托卡馬克等離子體中磁流體不穩定性引起的自發三維場也會導致局域的微觀不穩定性。課題組利用自研的多道相關反射儀診斷觀察到，鋸齒崩塌之前出現的m/n=1/1內扭曲模能夠觸發空間局域的高頻密度漲落（100-400kHz）。此漲落的極向波數為3-5cm-1，對應極向模數m=36-60。此現象背後的物理機制是1/1內扭曲模在空間局域位置引起強的電子壓強梯度，當這種局域的電子壓強梯度超過一定閾值將會觸發此密度漲落。該項發現有助於理解等離子體鋸齒崩塌的物理機制和三維平衡下的湍流與輸運。

該研究得到EAST團隊以及合作者的大力支持，並且獲得國家自然科學基金、國家重點研發計劃等的資助。

圖1：鋸齒先兆振蕩期間觀察到的高頻密度漲落

圖2：高頻密度漲落的幅度與電子壓強梯度呈正相關

來源：中國科學院合肥物質科學研究院

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