近日,等離子體所邊界診斷組在研究邊界三維磁拓撲結構對邊界湍流輸運的作用方面取得新進展。研究發現在磁島偏濾器位形中刮削層磁島區存在兩種典型的徑向湍流輸運模式,分別為寬譜湍流和低頻湍流,且磁拓撲結構對湍流輸運有顯著影響,相關結果發表在Nuclear Fusion期刊。
磁約束聚變邊界等離子體輸運主要是由湍流輸運引起,在芯部的熱和粒子排出過程中起到重要作用。等離子體所六室邊界診斷組在EAST托卡馬克和W7-X新一代仿星器等裝置詳細研究了湍流對邊界等離子體輸運的貢獻,已取得很多重要成績。在此基礎之上,劉少承項目副研究員和梁云峰研究員等通過最新研制的復合型探針測量,發現W7-X磁島偏濾器位形的刮削層磁島區域存在兩種典型的徑向湍流輸運模式,磁島中心區域由40–160kHz的寬譜湍流主導,該湍流模式在離子逆磁漂移方向傳播,很可能由密度梯度引起的漂移波湍流驅動;近刮削層區域則由5-30kHz的低頻湍流主導,伴隨著明顯的間歇性湍流結構特征,這可能與該區域具有較強的隨機場有關。在多個位形下,兩種湍流輸運模式出現的區域與邊界磁拓撲的三維結構特征相對應,表明磁拓撲結構能夠改變邊界的湍流輸運行為。
該研究得到了等離子體所四室和六室邊界診斷組的大力支持,同時也得益于國際同行的合作,特別是德國于利希研究中心和馬克斯-普朗克等離子體物理研究所合作者的共同研究,并且得到了國家自然科學基金的資助。
文章鏈接: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ab0d29/meta
W7-X刮削層磁島區域典型的湍流輸運行為和邊界等離子體參數
W7-X磁島偏濾器標準位形EJM+252和高磁鏡位形KJM+252的邊界龐加萊圖