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。

非軸對稱的磁擾動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實驗中發(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，對應(yīng)極向模數(shù)m=36-60。此現(xiàn)象背后的物理機制是1/1內(nèi)扭曲模在空間局域位置引起強的電子壓強梯度，當這種局域的電子壓強梯度超過一定閾值將會觸發(fā)此密度漲落。該項發(fā)現(xiàn)有助于理解等離子體鋸齒崩塌的物理機制和三維平衡下的湍流與輸運。

該研究得到EAST團隊以及合作者的大力支持，并且獲得國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃等的資助。

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梯度呈正相關(guān)