L-H模转换前边界小幅极限环振荡的机理研究

【作者】 邵林明； 徐国盛； 陈冉； 陈良；

【机构】 中国科学院等离子体物理研究所；

【摘要】 EAST托卡马克上,我们常常观察到一种边界小幅极限环振荡(Small amplitude limit-cycle oscillations,SALCOs)发生在L-H模转换之前。不同于我们熟悉发生在L-H模转化的中间态I-phase,该振荡模式出现于中等密度L模等离子体中。在充足辅助加热条件下,SALCOs能够跃迁到H-mode或者I-phase。很多时候SALCOs由锯齿触发产生,且不依赖于等离子体电流,纵场强度,离子磁场梯度漂移方向以及加热方式。SALCOs出现之后,当锯齿再次爆发后,伴随着湍流幅度的增长,SALCOs振荡频率也跟随之增加。Langmuir探针测量显示SALCOs的振荡模式与带状流-湍流相互作用模型相吻合。SALCOs极向磁场扰动是极向不对称,环向对称的。基于丰富的实验现象和数据分析,我们提出了SALCOs振荡的物理模型:在外部加热功率接近L-H模转换功率阈值时,等离子体芯部的热流输运到等离子体边界致使陡峭压力梯度区上游湍流激发并使此处压力梯度增大,激发的湍流增强了径向边界电场势井底部和外侧的热和粒子输运,该处的湍流输运又激发起了带状流进而反过来抑制湍流,最终形成极限环振荡。更多还原