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在高约束等离子体放电中,新经典撕裂模是最为常见的磁流体不稳定性之一,由于新经典撕裂模的饱和磁岛宽度正比于等离子体的极向βθ,意味着等离子体参数越高,磁岛长的越大,对约束的破坏也越大,这就严重制约了等离子体参数的进一步提高。尽管新经典撕裂模在大部分状态下会有厘米量级的种子磁岛阈值宽度,但是众多的其它磁流体不稳定性,比如锯齿崩塌、边界局域模、鱼骨模、内扭曲模(模耦合)等等,都能为新经典撕裂模的触发提供足够大的种子磁岛,这些就决定了新经典撕裂模是高约束等离子体的一种十分常见的宏观不稳定性。特别是(2,1)新经典撕裂模的出现很容易与托卡马克本征误差场相互作用,形成锁模,严重情况可以引起等离子体的破裂。尽管目前用电子回旋电流驱动弥补磁岛内部损失的自举电流,可以有效抑制新经典撕裂模的增长,但是其成功率比较低,控制技术难度大。因此对于国际热核反应堆ITER和EAST托卡马克,新经典撕裂模的研究仍然是重要的研究课题。 为了满足从EAST等离子体放电海量数据中充分研究和分析新经典撕裂模,以及物理实验期间模式结构实时分析的要求。基于常规Mirnov探针诊断和新设计的高频Mirnov探针诊断,发展了快速计算磁流体不稳定性模数的计算方法,可以给出1kHz-300kHz磁扰动的环向模数,对于低频的新经典撕裂模还可以精确给出其极向模数,以及磁扰动幅值。针对EAST托卡马克等离子体放电中,经常出现的锁模现象和为了满足新经典撕裂模控制等相关实验,在2012年至2014年期间成功安装了一套鞍型线圈和一套RMP平衡磁探针,可以详细给出锁模的极向和径向扰动结构和扰动幅值。 在这些硬件和软件的基础上,观察到了EAST托卡马克上(1,1)内扭曲模触发(2,1)新经典撕裂模的现象,研究了新经典撕裂模的种子磁岛阈值效应,饱和磁岛宽度随βθ变化的特征。对磁岛阈值宽度、比压阈值和弦积分密度等做了大量统计。发现在βN>0.4,芯部密度在很宽的范围内的低杂波加热的等离子体中,都可以激发(2,1)新经典撕裂模。并且在低的q95~3.5放电条件下,这类现象更容易出现。主要是因为q95越低,q=2的磁面越靠近压强梯度比较大的边界区域,新经典效应也就更强,并且芯部安全因子q0越容易小于一,(1,1)内模也更容易出现一些。综合这些因素,(2,1)新经典撕裂模才能被激发。 接着用奇异值分解的方法,对软-x射线辐射信号和电子回旋辐射信号分析。详细展示了两支模从强耦合到弱耦合的过程,并清晰地展示了两支模耦合的空间结构特征,这些都与模耦合理论相符。并且发现(1,1)模初始宽度比较大的,会有更大的潜力增长到更大尺寸,也更容易通过模耦合的方式触发(2,1)新经典撕裂模。 最后从磁流体理论和数值上研究了环几何效应对新经典撕裂模非线性阶段的影响。由于新经典撕裂模的环几何效应与局域交换模的稳定判据因子DR直接相关。因此从线性磁流体理论出发,给出了交换模和剥离模的稳定判据,以及Glasser方程。在EAST托卡马克平衡的基础上,通过数值计算,详细研究了磁场位形和压强效应对交换模稳定性的影响。实质上这些也部分体现了环几何效应对新经典撕裂模的影响。接着又进一步研究了环几何效应和新经典效应(自举电流)。发现在某些磁场位形下,环几何效应对新经典撕裂模的致稳作用是可以超过新经典效应的解稳作用的。表明探索托卡马克先进磁场位形对于新经典撕裂模的控制是很有意义的。并且在Glasser方程的基础上,用四阶有限差分的数值方法,计算出了撕裂模共振层内区解,给出了△与增长率的关系。这些结果也是新经典撕裂模数值研究的阶段性工作。