快粒子对撕裂模不稳定性的影响的研究

国际热核实验堆（ITER）计划的目标是演示一个建设未来的托卡马克聚变反应堆所必须的稳态高参数运行和自持"燃烧"的氘氚等离子体行为。控制撕裂模不稳定性（包括新经典撕裂模）的发展是实现稳态高参数运行的等离子体的关键的物理问题之一。快粒子约束性能的研究也是自持"燃烧"等离子体行为研究的重要问题之一。目前，关于快粒子与撕裂模不稳定性相互作用的研究已经受到重视，但还没有深入。本项目将研究快粒子与撕裂模不稳定性相互作用的物理机制，同时发展一套描述快粒子动力学响应的动力学-磁流体混合模拟程序，与理论分析相互印证，以更好地了解快粒子对撕裂模不稳定性的影响，探索快粒子对撕裂模不稳定性发展的控制方法。因此，所申请的课题对探索ITER以及未来的托卡马克聚变反应堆中快粒子对撕裂模不稳定性的影响和控制方法的物理机制有重要的意义。

经过三年的努力，本项目基本完成了预定的研究任务。按照研究计划，我们研究快粒子对撕裂模不稳定性的影响。我们利用漂移动力学和电阻磁流体力学相结合的混合模型研究通行快离子对撕裂模不稳定性的影响，解析推导了通行快离子对撕裂模稳定性判据的的影响，提出了通行快离子影响撕裂模不稳定性的物理机制，为进一步利用通行快离子控制撕裂模不稳定性提供依据，这对进一步探索ITER以及未来托卡马克聚变实验堆中快粒子对撕裂模不稳定性的影响和控制方法有重要的意义。根据这个理论模型，我们利用国外先进的数值模拟程序模拟研究快粒子对撕裂模不稳定性的影响，验证了我们的理论模型，并拓展研究了不同参数下通行快粒子和束缚快粒子对撕裂模不稳定性的影响。通过理论和模拟相互印证，较为系统的研究了快粒子对线性撕裂模不稳定性的影响。这方面的研究成果，有助于理解快粒子与撕裂模不稳定性的作用机制，提出了控制撕裂模不稳定性的一种可能机制，对进一步探索ITER以及未来的托卡马克聚变反应堆中快粒子对撕裂模不稳定性的影响和控制方法有重要的意义。同时，我们根据当前国际热核聚变热点问题，进行了一定的拓展研究，分别在等离子体输运和反场箍缩装置中做了一定的研究，并取得了一定的成果。.. 以上的研究成果在国内外会议上做过多次报告，获得了国内外专家的认可。研究工作比计划略有拓展。三年内在国际学术刊物上发表三篇论文，两篇论文投稿中。所有论文均为SCI收录，其中一篇论文在物理快报（Phys. Rev. Lett.）上发表。