【摘 要】
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在托卡马克中,等离子体平衡是支撑理论分析与实验工作的基石。通过托卡马克的环向对称性降维,可以把托卡马克中的三维问题转换为二维问题处理,传统的二维平衡求解程序,EFIT（Equilibrium FITting code）,即是按照这个思路来处理托卡马克的二维平衡问题。然而扰动磁场（Magnetic Perturbation,MP）的引入,特别是共振扰动场（Resonant Magnetic Pert
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在托卡马克中,等离子体平衡是支撑理论分析与实验工作的基石。通过托卡马克的环向对称性降维,可以把托卡马克中的三维问题转换为二维问题处理,传统的二维平衡求解程序,EFIT（Equilibrium FITting code）,即是按照这个思路来处理托卡马克的二维平衡问题。然而扰动磁场（Magnetic Perturbation,MP）的引入,特别是共振扰动场（Resonant Magnetic Perturbation,RMP）的引入会对原本的托卡马克环向对称性造成很大影响,原本的降维处理并不适用,平衡问题需要放在真实的三维条件下考虑。另外,目前J-TEXT装置上已经开始相关的RMP实验,因此,求解RMP作用下的等离子体三维平衡对理解RMP方面的物理机制具有很大的意义。本文使用三维非线性磁流体动力学（Magneto-Hydro-Dymic,MHD）等离子体平衡求解代码HINT,以J-TEXT托卡马克装置为平台,开展了RMP作用下等离子体的三维平衡研究。HINT程序没有嵌套磁面的假设,可以直接处理RMP渗透后磁拓扑结构改变的情况,比如磁岛的出现。计算结果表明,磁岛的分布会影响等离子体参数,比如压强、环向电流密度的分布。另外,通过HINT计算的磁拓扑结构与诊断数据间的相关性研究结果发现,在磁拓扑结构发生剧烈变化（出现磁岛）的位置,诊断数据也有明显的变化,尤其是在m/n=2/1磁岛位置。并且,因为Shafranov位移的影响,计算的磁拓扑结构中强场侧磁岛径向宽度比弱场侧宽,电子密度剖面上磁岛强场侧位置的变化也比弱场侧更明显,表明HINT计算的结果准确性较好。最后,为了理解等离子体平衡响应场在RMP渗透过程中的影响,我们对比了真空近似法和HINT程序在施加RMP之后的计算结果,等离子体参数分布、磁拓扑结构的改变都有一定的区别,为了理解磁场结构的变化,磁岛形成后对等离子体参数重新分布的影响应该放在一个自洽的情况下讨论,他们之间是一个相互作用的关系,在这种情况下,磁岛的形状、大小,边带结构跟次级结构都会有一定的区别。
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