非圆截面托卡马克等离子体中的反剪切阿尔芬本征模的理论与模拟

阿尔芬波研究是托卡马克等离子体物理研究的一个重要方面，反剪切阿尔芬本征模是托卡马克中局限于磁剪切为0附近的一支阿尔芬波。本项目主要研究有拉长和三角形变的托卡马克中的反剪切阿尔芬波。我们先构造一个截面有拉长和三角形变的局域平衡解，以此解为基础从理论上系统研究截面形变因子如拉长比、三角形变等对波频率、模结构的影响，为实验上诊断反剪切阿尔芬波提供理论参考。本项目还将利用磁流体-动理学混杂模拟程序NOVA-K来模拟非圆截面等离子体中的反剪切阿尔芬波，以和理论结果相互验证。同时特别是针对EAST有中性束注入条件下的典型的反剪切实验位形进行反剪切阿尔芬波的预言模拟，以及模拟存在内部输运垒时的反剪切阿尔芬波特性。

磁流体不稳定性和阿尔芬波是托卡马克等离子体重要课题，而平衡理论是所有研究的基础。.我们发展了一个局域平衡模型，该模型用来在参考磁面附近构建上下对称的局域平衡位形。该模型考虑了拉长、三角形变、Shafranov位移这些等离子体非圆截面的必要特征，在给定了s-α参数就可以完全确定局域平衡。应用发展的局域平衡模型我们重点研究了单个等离子体形变因子对气球模临界稳定性的影响，尤其是对过渡到气球模第二稳定区所起的作用。我们的局域平衡理论适合于构建有内部输运垒的局域平衡，进而研究其中的反剪切阿尔芬波问题，相关工作正在进行中，并取得了阶段性成果。我们研究了环向转动等离子体中的残留带状流问题。该工作对于环向转动托卡马克等离子体中的湍流输运问题具有重要意义。 我们研究了有径向剪切电场时的测地声模（GAM）本征值问题，该问题对托卡马克的L-H转换有重要意义。多名博士研究生的培养受到项目资助，其中一人已经毕业。受项目资助共发表SCI收录论文五篇，参加会议并口头报告三次