HL-2A装置上高能量粒子相关多尺度物理的实验研究

Different scale instabilities are important components of complex dynamics in fusion plasmas. These instabilities are generally induced at the same time so that nonlinear multi-scale interactions can inevitably appear, and consequently lead to different kinds of novel complicated physical processes. Nonlinear multi-scale interactions can produce different scale structures, determine their excitation/saturation/damping, transfer wave energy among different scale structures, and finally, affect the plasma confinement/ transport. The role of energetic particles (EPs) in fusion plasmas is believed to be unique as they could act as mediators of multi-scale couplings, and EP driven instabilities could intermediate between the microscopic thermal ion Larmor radius and the macroscopic plasma equilibrium scale lengths. To unravel the underlying physics mechanism of them, studies of multi-scale physics including observation, modeling and simulation, are needed. In this project，we will focus on the experimental study of multi-scale physics associated with energetic particles on HL-2A, and the contents mainly include the interaction between energetic particles and various MHD instabilities, as well as in such processes the evolutions of turbulence, sheared flow and transport barriers .

聚变等离子体中，不同尺度的不稳定性是等离子体复杂动力学重要组成部分。这些不稳定性能同时被激发，以至于它们之间非线性多尺度相互作用不可避免的会出现，并且会导致不同种新颖复杂的物理过程。非线性多尺度相互作用能产生不同尺度的结构，决定着它们的激发/饱和/阻尼，能够在不同尺度结构之间转换能量和动量，并且最终影响等离子体的约束和输运。聚变等离子体中高能量粒子的作用被认为是独特的，它们能扮演多尺度耦合调节子的角色。高能量粒子驱动的不稳定性能起到微观拉莫尔半径和宏观等离子体平衡尺度长度之间的媒介作用。为了阐明它们潜在的物理机制，多尺度物理的研究，包括观测、模型和模拟，是非常必要的。本项目我们将聚焦HL-2A装置上高能量粒子相关多尺度物理的实验研究，内容主要包括高能量粒子与各种MHD不稳定性的相互作用以及在此过程中湍流、剪切流和输运垒的演化。

聚变等离子体中，不同尺度的不稳定性是等离子体复杂动力学重要组成部分。这些不稳定性能同时被激发，以至于它们之间非线性多尺度相互作用不可避免的会出现，并且会导致不同种新颖复杂的物理过程。非线性多尺度相互作用能产生不同尺度的结构，决定着它们的激发/饱和/阻尼，能够在不同尺度结构之间转换能量和动量，并且最终影响等离子体的约束和输运。聚变等离子体中高能量粒子的作用被认为是独特的，它们能扮演多尺度耦合调节子的角色。高能量粒子驱动的不稳定性能起到微观拉莫尔半径和宏观等离子体平衡尺度长度之间的媒介作用。为了阐明它们潜在的物理机制，多尺度物理的研究，包括观测、模型和模拟，是非常必要的。本项目开展了HL-2A装置上高能量粒子相关多尺度物理的实验研究，研究目标已经顺利完成，研究内容主要包括高能量粒子与各种磁流体不稳定性（MHD）的相互作用以及在此过程中湍流、剪切流和输运垒的演化等，其研究成果以多篇文章的形式发表在NF和PPCF等SCI杂志上。