托卡马克等离子体边界转动对共振磁扰动穿透阈值的影响

"Penetration" plays an important role as adding the resonant perturbation field to tokamak plasma, and it may lead to mode locking of magnetic island. Previous studies show that the plasma rotation may suppress the penetration and stabilize the tearing mode. The edge rotation will be controlled by a biased electrode at this project plan. The effect of edge rotation on the case of penetration of resonant magnetic perturbation will be studied here. The work will improve the understanding of the effect of edge rotation on the behavior of MHD. Besides, it will also expand the controllability of resonant magnetic perturbation to the MHD behavior in tokamak.

"穿透"在共振扰动磁场与托卡马克等离子体作用时起着重要作用，可导致磁岛锁模。以往的研究表明等离子体转动可以抑制穿透，对撕裂模有致稳作用。本项目将利用偏压电极改变等离子体的边界转动速度，研究边界转动在外加共振磁扰动穿透过程所起的作用。有助于加深对边界转动与等离子体磁流体行为作用过程的理解，并可拓展外加共振磁扰动调控托卡马克等离子体磁体行为的能力。

“穿透”在共振扰动磁场与托卡马克等离子体作用时起着重要作用，可导致磁岛锁模。以往的研究表明等离子体转动可以抑制穿透，对撕裂模有致稳作用。本项目利用偏压电极改变等离子体的边界转动速度，研究了边界转动在外加共振磁扰动穿透过程所起的作用。在此基础上进一步探索了等离子体密度和温度等参数对共振磁扰动穿透的影响。本项目在J-TEXT装置上完善了边界转动诊断系统，使其能给出边界区一定范围的等离子体转动剖面。实验结果表明小半径r=0.7处的C V离子在反电流方面速度越大则穿透阈值越高。一个磁流体仿真程序被用于对共振磁扰动穿透现象进行了分析。仿真结果表明等离子体转动和电子温度都会显著影响到扰动场的穿透阈值。等离子体密度的改变会导致转动与电子温度的变化，在J-TEXT托卡马克上，随等离子体密度的上升转动速度会增加，而电子温度会下降。在实验对应的参数条件下，密度增加时转动增速引起的阈值提升与电子温度下降导致的阈值降低幅值相近。因此实验结果能较准确反映出密度对穿透阈值的影响。