【摘 要】
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在托卡马克装置H模放电过程中,等离子体边界常伴随着周期性的边缘局域模（ELM）。通常认为ELM不稳定性是由边界的压强梯度和局域电流共同驱动,并根据二者驱动的强弱划分为以压强梯度驱动为主导的气球模、电流驱动为主导的剥离模和二者共同驱动的剥离-气球模。本文利用大型环位形托卡马克磁流体模拟程序（CLT）和新开发的自由边界偏滤器位形的环向流平衡代码（CLT-EQ）,线性模拟研究了边缘局域模不稳定性,主要通
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在托卡马克装置H模放电过程中,等离子体边界常伴随着周期性的边缘局域模（ELM）。通常认为ELM不稳定性是由边界的压强梯度和局域电流共同驱动,并根据二者驱动的强弱划分为以压强梯度驱动为主导的气球模、电流驱动为主导的剥离模和二者共同驱动的剥离-气球模。本文利用大型环位形托卡马克磁流体模拟程序（CLT）和新开发的自由边界偏滤器位形的环向流平衡代码（CLT-EQ）,线性模拟研究了边缘局域模不稳定性,主要通过改变边界局域电流来研究ELM的线性增长率和模结构变化规律,以及磁剪切对ELM模式转换的影响。此外还讨论了等离子体的环向剪切流对剥离-气球模的线性影响。本文利用平衡代码CLT-EQ构造了具有H模放电特性的静平衡位形。线性模拟结果表明在高比压台基区,边缘局域的三种不稳定性分别为:气球模,剥离-气球模和剥离模。随着边界电流逐渐增加,在台基区不稳定从边界压强驱动的气球模不稳定性,变成剥离-气球模不稳定性,到边界电流驱动的剥离模不稳定性。我们模拟发现磁剪切主导着这些不稳定模式的转变。随着边界电流密度的逐渐增大,边界的q剖面和局部安全因子v=rBφ/RBθ随之减小。我们引入了整体磁剪切sglobal=（r/q）（dq/dr）和局域磁剪切slocal=（r/v）（（?）v/（?）r）。在弱场侧的局域磁剪切slocal=0时,不稳定性模式从气球模主导向剥离-气球模主导发生转变;在sglobal=0附近时,不稳定性模式从剥离-气球模主导向剥离模主导发生转变。此外,我们分析了不同环向模数的增长率,结果表明,在“气球模主导”阶段,最不稳定模式由高n环向模主导;在“剥离-气球模主导”阶段,最不稳定模由中等环向模主导。最后,利用CLT-EQ构造了具有H模放电特性的环向流平衡位形,结合CLT代码线性模拟了环向剪切流对ELM的稳定效应。模拟结果表明环向剪切流对剥离-气球模的高n有具有较强的稳定作用,而对低n有轻微的解稳效应。
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