与内部输运垒相关的长寿模的实验与数值模拟研究

理论预言内部输运垒的形成与伴随其出现的MHD不稳定性密切相关，通过对MHD不稳定性的控制来主动控制输运垒，但其直接的实验证据较少，且形成机理仍有待深入研究。本项目拟结合国际上该领域的研究前沿和国内已有基础和条件，采用物理实验研究与数值模拟相结合的方法，在HL-2A托卡马克上利用中性束加热、电子回旋共振加热/电流驱动、低杂波电流驱动以及分子束加料作为手段，研究与内部输运垒相关的长寿模特性；利用平衡计算编码EFIT、HELENA 和理想磁流体不稳定性计算程序MISHKA，在模拟中引入在物理实验中发现的对模有显著影响的条件，对实验观测的现象进行物理分析与解释。研究长寿模的形成条件及其触发机制，以及它与内部输运垒的相互作用。通过对长寿模的主动控制，实现内部输运垒的长时间维持与高约束状态的恢复可行性研究。

对于目前和未来的聚变实验装置来说，如何获得高约束性能的等离子体是非常关键的问题。 内部输运垒的形成对等离子体约束的改善起到了重要作用。而在HL-2A托卡马克上大功率加热条件下所观察到的稳态内部输运垒与其伴随的等离子体芯部的MHD不稳定性有着密切的关系。这些芯部的MHD不稳定性在等离子体芯部的非线性演变过程对等离子体参数的影响，以及对内部输运垒的触发起着至关重要的作用。.在HL-2A托卡马克上利用中性束加热、电子回旋共振加热/电流驱动、低杂波电流驱动以及分子束加料作为手段，研究与内部输运垒相关的长寿模特性，以及对等离子体参数的影响；利用平衡计算编码EFIT和理想磁流体不稳定性计算程序GATO，对实验观测的现象进行物理分析与解释。实验中观察了长寿模的形成条件及其触发机制，以及它与内部输运垒的相互作用。实验和理论研究证明该模是由于弱剪切达到临界值使得理想交换模达到临界稳定，受到中性束的高能粒子的激发。实验中首次观察到到长寿模可以受到电子回旋加热(ECRH)和超声分子束(SMBI)的有效抑制, 可能是由于局部加热或加料引起的磁剪切或者压强分布的改变。实验证据表明长寿模的高次谐波可依次被逐渐增加功率的ECRH抑制。通过对长寿模的主动控制，实现内部输运垒的长时间维持与高约束状态的可行性研究。