高能粒子不稳定性对内部输运垒触发作用的研究

For present and future fusion devices,one of the issues is how to achieve highly confined plasma. Internal transport barrier(ITB) is important for the realization of improved confinement.On HL-2A tokamak, ITB has been observed to be triggered by energetic particle driven MHDtivities(fishbone-like mode or Love-lived mode) during NBI. Nonlinear evolution of these energetic particle driven modes in core.of plasma can induce negative central magnetic shear via redistribution of energetic ions and hence play an important role in triggering ITB. Profound understanding of evolutions of the energetic particle driven instabilities can help the optimization of plasma parameters for triggering of ITB, such as redistribution of energetic ions, modification of the current profile and rotation profile.On HL-2A, by means of NBI,ECRH/ECCD,LHCD and SMBI,the mechanism of the ITB formation via redistribution of energetic ion by the energeticic particle.driven mode will be explored.The possibility to trigger ITBs in plasma with energetic particle driven instabilities would be an useful extension of the Hybrid scenario operation domain and attractive for ITER operations.

对于目前和未来的聚变实验装置来说，内部输运垒(ITB)的形成对等离子体约束的改善起着重要的作用。在HL-2A装置上中性束加热条件下所观察到的ITB的形成与等离子体芯部的高能粒子不稳定性有着密切的关系。鱼骨模等高能粒子不稳定性通过对高能粒子输运的影响（高能.粒子压强、对电流的驱动、对等离子体旋转的作用），产生流剪切或引起负磁剪切的形成从而与等离子体湍流的相互作用，抑制各种湍流进而触发ITB的形成。我们将在HL-2A上利用多种加热、加料及先进诊断手段，结合理论模拟，对高能粒子模引发的高能离子再分布、磁剪切和流剪切的变化及其对湍流的调节作用、对等离子体旋转分布的影响等方面展开系统的实验研究，探索高能粒子模触发ITB的机制。深入研究等离子体芯部高能粒子不稳定性的演化及其在ITB触发中的作用与机制，将使我们有可能找到一条通过对高能粒子不稳定性的主动控制来优化等离子体电流分布进而触发ITB的新途径。

在HL-2A托卡马克上实现了q（0）接近1的托卡马克模式，弱剪切下的内部输运垒（ITB）或与H模边缘局域垒联合的稳态ITB。在这种情况下，观察到具有陡峭离子温度分布的ITB的形成与q=1磁面和磁流体（MHD）密切相关，例如长寿模（LLM）或鱼骨模。.在先进的托卡马克方案中，内部输运障碍(ITB)被认为是增强约束的主要候选因素。大多数ITB形成的理论模型最终依赖于剪切E×B流对微观不稳定性导致输运的抑制，这得到了这些近ITB的实验观测的支持。在本报告中，实验证据和模拟分析表明，鱼骨模可以引发剪切极向流，这有利于HL-2A芯部等离子体湍流的抑制。.我们发现鱼骨活动可以导致剪切等离子体流。鱼骨模扰动能够触发或维持ITBs的一个可能解释是，这些MHD不稳定性和快离子之间的相互作用可以导致共振快离子的重新分布，并产生扰动的径向电场，这得到了模拟分析的支持。因此，这些结果揭示了鱼骨模对电场和相关等离子体流的影响，从而对ITB的形成或维持造成影响。.此外，应用芯部的电子回旋共振加热（ECRH）对这种束加热的弱剪切ITB放电导致对中心MHD稳定性的影响，可以将LLM转化为鱼骨模，从而增强ITB梯度和强度。此外，ITB与H模边缘局域垒联合作用下下已实现约束时间10，βN=2.0。