近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所副研究員張濤帶領(lǐng)微波反射儀診斷組在EAST上觀察到m/n=1/1內(nèi)扭曲模引起的局域高頻密度漲落現(xiàn)象，研究結(jié)果以Destabilization of field-line localized density fluctuation with a 1/1 internal kink mode in the EAST tokamak為題發(fā)表在Nuclear Fusion期刊上。

非軸對(duì)稱的磁擾動(dòng)場被廣泛用于托卡馬克等離子體中，以控制邊緣局域模等宏觀不穩(wěn)定性。擾動(dòng)場可引起等離子體邊界三維形變，并導(dǎo)致局域的微觀不穩(wěn)定性。科研人員在EAST實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，托卡馬克等離子體中磁流體不穩(wěn)定性引起的自發(fā)三維場也會(huì)導(dǎo)致局域的微觀不穩(wěn)定性。課題組利用自研的多道相關(guān)反射儀診斷觀察到，鋸齒崩塌之前出現(xiàn)的m/n=1/1內(nèi)扭曲模能夠觸發(fā)空間局域的高頻密度漲落（100-400kHz）。此漲落的極向波數(shù)為3-5cm-1，對(duì)應(yīng)極向模數(shù)m=36-60。此現(xiàn)象背后的物理機(jī)制是1/1內(nèi)扭曲模在空間局域位置引起強(qiáng)的電子壓強(qiáng)梯度，當(dāng)這種局域的電子壓強(qiáng)梯度超過一定閾值將會(huì)觸發(fā)此密度漲落。該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)有助于理解等離子體鋸齒崩塌的物理機(jī)制和三維平衡下的湍流與輸運(yùn)。

該研究得到EAST團(tuán)隊(duì)以及合作者的大力支持，并且獲得國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的資助。

圖1：鋸齒先兆振蕩期間觀察到的高頻密度漲落

圖2：高頻密度漲落的幅度與電子壓強(qiáng)梯度呈正相關(guān)