快粒子及剪切流与非线性撕裂模的相互作用

The physical behavior of energetic particles with the tearing mode instability is the two key physical problems for the ITER program to achieve high-performance self-sustaining burning plasma and steady-state operation. .The project will further study the effect of fast ions on the nonlinear tearing instability, the interaction of the shear flow with nonlinear tearing instability, and role of convection in the nonlinear evolution of the tearing mode. These are not only significant, but also very challenging work for exploring the effects of energetic particles and shear flow on the tearing instability in ITER and future tokamak fusion reactor, and for seeking the control method to suppress of tearing instability.

快粒子物理行为与撕裂模不稳定性是国际热核聚变实验堆（ITER）计划实现高性能自持"燃烧"等离子体和稳态运行的两个关键物理问题。.本项目将进一步研究快离子对非线性撕裂模不稳定性的影响，剪切流与非线性撕裂模不稳定性的相互作用，以及对流项在撕裂模非线性演化中的作用，这些对于探索ITER及未来托卡马克聚变堆中快粒子和剪切流对撕裂模不稳定性的影响，寻求抑制撕裂模不稳定的控制方法有重要意义，也是很富有挑战性的工作。

撕裂模等电阻不稳定性与快粒子物理行为是国际热核聚变实验堆（ITER）计划实现高性能自持"燃烧"等离子体和稳态运行的两个关键物理问题。对于探索ITER 及未来托卡马克聚变堆中快粒子和剪切流对撕裂模等电阻不稳定性的影响，寻求抑制撕裂模等电阻不稳定性的控制方法有重要意义，也是很富有挑战性的工作。本项目采用理论分析和数值模拟方法重点研究了电阻撕裂模、新经典撕裂模、电阻壁模等MHD不稳定性，包括有限轨道宽度效应对新经典撕裂模的影响，快粒子对电阻壁模不稳定性的影响，剪切流对撕裂模不稳定性影响，基于GTC程序的撕裂模不稳定性的模拟研究等。.同时，鉴于阿尔芬本征模和测地声模近年来一直为磁约束聚变领域的热点，我们还采用回旋动理学粒子模拟方法研究了阿尔芬本征模及快粒子模，包括快粒子驱动的β诱发阿尔芬本征模的，环效应引起的TAE模和EPM模比较研究；理论分析了测地声模，包括各向异性等离子体中的测地声模，环向转动托卡马克中测地声模的朗道阻尼，各向异性环向转动托卡马克中的测地声模，热流对于各向异性等离子体中测地声模的影响；还研究了尘埃颗粒对磁旋转不稳定性（MRI）的影响。.另外，近年来国际上开始对强磁场托卡马克的研究高度关注，强磁场对等离子体输运和约束的影响成为亟待研究的热点问题，我们研究了外加磁场下的Fokker-Planck方程和温度弛豫，包括均匀磁场情况下的Fokker-Planck方程，磁化等离子体中的温度弛豫，研究了等离子体中磁场对各向同性温度弛豫的影响。这为我们即将开展的国家自然科学基金面上项目奠定了良好的基础。.研究结果在国际学术期刊上共发表了12篇论文，其中Physics of Plasmas上11篇，Nuclear Fusion上1篇。部分工作尚在进一步分析整理和完善之中，结果将在未来发表。