反场箍缩等离子体中漂移波不稳定性的理论研究

微观漂移不稳定性是磁约束聚变中引起反常输运的重要原因，其不稳定性的研究不仅能促进湍流理论的发展，而且有助于提高磁约束聚变实验中等离子体的约束。近年来，反场箍缩（RFP）等离子体理论与实验的发展都表明RFP已进入了磁场低chaos状态，进而需要研究漂移波引起的反常输运对RFP的影响。本项目拟用回旋动力学积分本征方程方法研究RFP中漂移波的线性行为，包括：静电扰动下离子温度梯度(ITG)模的特征；捕获电子和杂质对静电ITG模的影响；静电近似下的杂质模在RFP中的特点；并应用于RFX-mod实验；尝试把大型回旋动力学粒子模拟程序（GTC）应用在RFP中，并与已有的线性ITG模结果做benchmark，为漂移波非线性研究做准备。这项研究将有助于理解RFP实验上出现的反常输运现象，为进一步提高实验约束能力提供指导，同时将填补RFP研究领域中的空白，也有助于提高我国在RFP研究领域中的国际地位。

本课题从回旋动理学出发，推导了反场箍缩（RFP）等离子体中静电扰动下离子漂移波的积分本征方程，进而研究了RFP等离子体中微观漂移波的线性行为特点。研究内容包括：杂质离子、捕获电子对离子温度梯度（ITG）模的影响；杂质模、捕获电子模的特性及其不稳定阈值问题。研究结果进一步证明了单分量的ITG模不是RFP等离子体中引起离子反常输运的主要机制。而杂质和捕获电子对ITG模的影响与托卡马克等离子体中杂质和捕获电子对ITG模的影响结果类似，主要不同之处在于RFP等离子体中，只有在非常陡峭的密度/温度分布下，捕获电子对ITG模的影响才有比较明显的作用。同样，相似位形下，RFP等离子体中杂质模和捕获电子模也比托卡马克等离子体中的杂质模和捕获电子模要稳定，因而需要更为陡峭的密度/温度分布来激发它们的不稳定性。同时还发现了RFX-mod实验中，等离子体边界出现的反常输运可能与Impurity-ITG模或者杂质模有关。另外，已经建立了一个简单的RFP磁场理论模型，并应用与GTC程序，其研究还在继续进行中。