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目前EAST装置已经能够重复H模放电,为了实现可控的磁约束聚变,必须将一定密度的并且足高温度的等离子体约束足够长的时间,然而由于等离子体中存在各种各样的不稳定性,如阿尔芬波的不稳定性,往往会破坏等离子体的约束,并且造成高能量粒子和能量的损失。 随着辅助加热技术的发展将会产生大量的高能量粒子,如NBI注入产生的高能量粒子,波加热产生的高能量粒子,聚变产物阿尔法粒子等。这些高能量粒子携带了大量的自由能,通过波粒共振会把能量传给阿尔芬波而激发阿尔芬波的不稳定性,这种不稳定性会影响高能量粒子的分布,影响等离子体的约束性能,损伤EAST的第一壁。因此研究高能量粒子在EAST中激发的阿尔芬不稳定性是十分重要的。 本文研究了中性束以不同角度注入在EAST中激发的低模数环阿尔芬不稳定性(TAE),拉长形变和三角形变引起的阿尔芬本征模(EAE和NAE)。以及以不同能量注入、不同背景参数下对这种不稳定性的影响。 本文研究了中性束注入在台基区激发的离散阿尔芬不稳定(αTAE,这里的α不是聚变产物阿尔法粒子,而是一个和压力梯度相关的项。)以及高环向模数的TAE和高能量粒子连续模(EPM),研究结果表明αTAE的频谱和TAE相比更宽泛,并且和间隙无关,既可以在gap内又可以在gap外。由于这种模式和阿尔芬连续谱解耦,因此在激发上和TAE类似都比较容易激发为不稳定模式。其频谱范围和EPM类似,但EPM的频率由高能量粒子决定,而αTAE作为一种本征模其频率和高能量粒子无关,其频率是由气球模驱动势井决定的。 同时研究了在负磁剪切时高能量粒子和αTAE的相互作用,在负磁剪切时沿着磁力线有多个势井,这些势井中的不同本征态会被激发为不稳定模式,从而构成了丰富的阿尔芬频谱。为解释实验提供了理论依据,对这种不稳定性模式的理解有助于更好的理解高能量粒子物理,对磁约束聚变来说有重要意义。