电阻壁模式不稳定性的数值模拟研究

电阻壁模作为一种不稳定性将抑制了磁约束聚变装置中等离子体beta值的提高，也就是限制了托卡马克的放电效率，所以无论从实验上还是理论上，电阻壁模在近些年来得到了越来越多的重视和研究。尽管电阻壁模研究得到了很好的发展,但是所得出的稳定电阻壁模的临界旋转速度与实验相比仍有很大差距。最近我们研究发现在平板位形下电壁模的增长率和饱和水平将随着电阻壁厚度增加而有明显的降低，但是它们之间并不是呈线性关系。当电阻壁厚度达到某一临界值时电壁模的增长率和饱和水平将不随着电阻壁厚度增加而降低。为了更好地把数值模拟结果与实际实验相比较,我们计划开发柱几何位形和环几何位形的数值模拟程序研究电阻壁厚度对电壁模演变影响，另外也探索内部撕裂模与外部扭曲模相偶合的电壁模演变特征。期望所得结果对以后设计磁约束聚变等离子体装置的电阻壁厚度提供一定的理论依据。

按照原来的计划，我们只需要开发一个圆柱位形的程序来研究撕裂模和电阻壁模， 而我们此基金资助下独立自主地开发了中国第一个环形的三维磁流体模拟程序CLT。这个大规模模拟程序CLT可以用于开展对任何非圆位形截面的Tokamak中的各种磁流体不稳定性和电阻壁模的研究。这个自主开发的三维环形磁流体程序CLT经过一系列的验证与测试，结果表明CLT程序与其他代码（如NOVA）及理论的结果符合的相当好，证明我们开发的CLT代码是相当可信与可靠的。另外，我们进一步拓展了CLT程序为CLT-K，CLT-K可以研究了高能量粒子驱动的各种环形阿尔芬本征模TAE，以及TAE与撕裂模不稳定性的相互作用。我们利用CLT和CLT-K模拟研究了等离子体旋转和外部驱动电流对磁流体撕裂模不稳定性抑制作用，高能量粒子驱动的TAE的非线性演变特征和TAE对磁流体撕裂模不稳定性加速发展。这些研究成果是国际一流的原创新性研究成果，并且已经有多篇相关论文发表在磁约束聚变的国际一流杂志中。另外需要说明的是CLT程序被国内多单位用于他们的研究。