托卡马克中不同电流剖面对非线性电阻壁模的影响

大尺度磁流体(MHD)模式的稳定性研究对环形等离子体磁约束是至关重要的。真实导体壁上的有限电阻能够把外部扭曲模转化成一种缓慢增长的电阻壁模式，它最终会限制等离子体beta值。因此电阻壁模式是影响磁约束聚变装置长时间能量约束的关键因素之一，而等离子体电流剖面的不同分布会对电阻壁模式演化有重要影响。本项目基于非均匀电阻分布的电阻磁流体理论建立托卡马克中非线性电阻壁模的理论模型和数值编码，研究托卡马克等离子体中不同电流剖面对非线性电阻壁模的影响，为今后先进托卡马克装置的设计、改进和实验提供有参考价值的理论依据。

电阻壁模是磁约束聚变等离子体中重要的不稳定模式之一，而不同电流剖面对电阻壁模的影响也是托卡马克实验中亟待解决的问题。首先我们在圆柱几何位形下数值地研究了delta函数和阶梯函数面电流分布对电阻壁模式的影响，研究发现整个系统的稳定性与初始扰动位置无关，随时间演化整个系统都是稳定的，且等离子体流对整个系统的影响很少。进一步研究了在考虑动理学效应的情况下，等离子体电阻对电阻壁模式产生的强阻尼效应。研究发现电阻壁模在等离子体电阻层内部好的平均曲率存在下，比理想流体假设下用带有快离子稳定的漂移动理学理论已预测的，会更充分地被稳定。当等离子体电阻减少时，电阻层的稳定作用更强，此结果有利于高温聚变装置的反应堆的测量。