在EAST超導(dǎo)托卡馬克裝置中,研究人員通過實(shí)驗(yàn)觀察到了模數(shù)為m=2/n=1雙撕裂模(DTM)觸發(fā)的一類特殊鋸齒振蕩(以下簡稱DTRC),DTRC的振蕩周期大于100ms,在振蕩期間先后觀察到了高能離子激發(fā)的比壓阿爾芬本征模(BAEs)以及反剪切阿爾芬本征模(RSAE),并伴隨著電子內(nèi)部輸運(yùn)壘(ITB)的形成過程。隨后研究人員還發(fā)現(xiàn),當(dāng)離子回旋共振加熱(ICRH)的輸出功率足夠高時,DTRC振蕩期間能夠激發(fā)一類新的阿爾文本征?!?span lang="EN-US">BAAE,且與BAEs-SAEs共存。
同時實(shí)驗(yàn)還對BAAE的模特征結(jié)構(gòu)和激發(fā)條件進(jìn)行了研究。BAAE和BAEs的徑向結(jié)構(gòu)相類似,BAAE在徑向更靠外且徑向范圍更寬。隨著最小安全因子qmin的減?。?span lang="EN-US">qmin<1),BAAE和RSAE的頻率同步向上增大。此外,BAAE可以作為安全因子剖面的重要限制條件,當(dāng)DTRC振蕩周期大于某一閾值時,BAAE即可被激發(fā)。由于DTRC的振蕩周期強(qiáng)烈依賴于ICRH的輸出功率,因此DTRC的振蕩周期為BAAE激發(fā)的一個重要的因素。qmin附近的電子溫度的梯度隨著DTRC的周期增大而增大,同時芯部區(qū)域的高能離子份額也隨之增加。因此,BAAE由捕獲高能離子通過環(huán)向進(jìn)動共振激發(fā)。
BAAE現(xiàn)象是當(dāng)前ITPA研究領(lǐng)域的一個重要分支,在EAST上開展的BAAE實(shí)驗(yàn)觀察和研究進(jìn)展,對國際磁約束聚變領(lǐng)域高能粒子的實(shí)驗(yàn)研究起到了積極推動作用。
以上工作獲得等離子體所相關(guān)科研人員的鼎力支持,并得到了國家磁約束核聚變能發(fā)展研究專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接:BAAE:http://dx.doi.org/10.1088/1741-4326/ab7c2d
BAEs-RSAEs(ITB):http://dx.doi.org/10.1088/1741-4326/ab2686

圖1 EAST上DTRC振蕩期間,BAAE,BAEs-RSAEs本征模的激發(fā)

圖2 BAAE存在時間和DTRC振蕩周期的關(guān)系