High-order geodesic coupling of shear-Alfvén and acoustic continua in tokamaks
高阶等离子体成形（主要是伸长和移位，而不是低阶环），在一定条件下，打开间隙的耦合剪切阿尔文和声连续体的频率显着高于以前的理论预测的值。在这些间隙中的全球本征模，这之间的测地线声学模式（GAM）和环诱导阿尔芬本征模（TAE），发现不稳定的托卡马克操作的典型的热离子人口，而他们的基本共振与循环粒子的发生在附近的阿尔芬和声速的几何平均值的速度。因此，这样的本征模预计将被观察到附近的预测频率在操作托卡马克，发挥磁流体动力学光谱学以及在下一步聚变实验的稳定性仍然未被探索的作用。
2021-07-29 physics.plasm-ph
AWECS: A Linear Gyrokinetic Delta-f Particle-in-Cell Simulation Code for the Study of Alfvenic Instabilities in High-Beta Tokamak Plasmas
开发了一个一维线性回旋动力学程序AWECS，用于研究高β托卡马克等离子体中Alfvenic不稳定性的动力学激发，β为热压力与磁压力之比。它旨在描述与广泛的频率和波长相关的物理学。例如，AWECS能够模拟动力学气球模式，阿尔芬离子温度梯度驱动模式，以及由于高能粒子的阿尔芬不稳定性。此外，AWECS可用于研究低β区的漂移-阿尔芬不稳定性。在这里，代码的布局和所使用的数值方法进行了说明。AWECS是基准对其他代码和收敛性研究进行。
2008-06-27 physics.plasm-ph
Microturbulence-mediated route for energetic ion transport and Alfvénic mode intermittency in tokamaks
我们报告的理论发现的新制度的阿尔文本征模（AE）诱导的快速离子输运在托卡马克等离子体中，微湍流起着调解人的作用的快速离子弛豫。库仑碰撞散射单独导致小的AE振幅，并没有重现实验中观察到的稳态制度。我们表明，在非线性制度的有效俯仰角散射由于微湍流可以导致稳态声发射振幅的演变。这表明了一种新的快速离子损失途径，这超出了“微湍流引起的高能离子输运在托卡马克中是不重要的”[D。C.佩斯等人，等离子体20（2013）056108]。因此，微湍流可以显着增加的幅度AE在预测模拟燃烧等离子体实验，如ITER。
2020-09-04 physics.plasm-ph
Linear gyrokinetic particle-in-cell simulations of Alfven instabilities in tokamaks
本文用粒子胞内回旋动力学程序NEMORB研究了托卡马克装置中阿尔芬模的线性动力学。给出了模型方程，导出了局部剪切Alfven波的色散关系，恢复了不可压缩理想MHD极限下的连续谱。的验证和基准分析进行连续模式在一个圆柱体和超环面诱导阿尔芬本征模。在反向剪切平衡模式也进行了研究，并在极向平面上的平衡参数的空间结构的依赖关系进行了说明。特别是，在极向角的相移被发现是存在的模式，其频率接触的连续，而径向对称被发现是在连续间隙中的模式的特性。
2015-12-30 physics.plasm-ph
On How Zonal Fields Suppress Reversed Shear Alfvén Eigenmode in Tokamak Plasmas
研究通过非线性模拟和理论分析揭示了zonal电流通过频率拍频抑制反剪切阿尔芬模的机制，并验证了理论与模拟的一致性。
2025-12-10 physics.plasm-ph
Influence of plasma shaping on the parity of core-localized toroidal Alfvén eigenmode in an advanced tokamak configuration
College of Sciences, Tianjin University of Science and Technology（天津科技大学理学院）
研究了等离子体形状对先进托卡马克配置中核心局域环形阿尔法特征模奇偶性的影响，发现等离子体形状变化导致模式奇偶性由奇变偶。
2025-12-19 physics.plasm-ph
Comment on "Electromagnetic Global Gyrokinetic Simulation of Shear Alfven Wave Dynamics in Tokamak Plasmas" [Phys. Plasmas 14, 042503 (2007)]
这一评论澄清了最近发表的一篇文章[Phys.Plasmas 14，042503（2007）]中的研究与其他先前的出版物的关系，这些出版物解决了在回旋运动模拟中包含电磁和漂移动力学电子物理学，提出了与在具有磁剪切的系统中包含动力学电子有关的问题，并且讨论了在面对其中描述的算法的一般适用性的重要限制时的替代方案。
2007-10-26 physics.plasm-ph
Theoretical research on low-frequency drift Alfvén waves in general Tokamak equilibria
Southwestern Institute of Physics（西南核物理与化学研究所）；Consorzio CREATE（CREATE联合体）
本文通过建立一般托卡马克平衡情况下的动力学模型，研究低频漂移阿尔芬波的特性，探讨离子轨道效应及不同极限条件下的理论结果。
2026-01-16 physics.plasm-ph
Resonant Excitation of Shear Alfvén Perturbations by Trapped Energetic Ions in a Tokamak
本文导出了离子回旋共振加热加速高能粒子对高n阿尔文模共振驱动的一个新的解析表达式。这种推导包括有限轨道效应，并且形式主义是完全非微扰的。高n极限被用来计算复杂的粒子响应积分沿轨道明确。这个新的理论被应用到向下扫描阿尔芬级联准模式完成这些模式的理论，并作出可检验的预测。这些预测被认为是一致的实验上进行的联合欧洲环[P。H。反驳和B. E. Keen，Fusion Technol.11，13（1987）]。
2009-11-04 physics.plasm-ph
Transition from fishbone mode to $β$-induced Alfvén eigenmode on HL-2A tokamak
在存在来自辅助加热和燃烧等离子体的高能粒子（EP）的情况下，鱼骨不稳定性和Alfvén模可以被激发，并且它们的跃迁可以在某些重叠区域发生。利用NIMROD程序中的混合动力学-磁流体动力学模型，我们在HL-2A装置的NBI加热等离子体中发现了鱼骨不稳定性和$β$诱导的Alfvén本征模（BAE）之间的这种转变。当磁轴处的安全系数远小于1时，随着EP分数的增加，发生典型的扭结-鱼骨形转变。当$q_0$升高到接近1时，鱼骨模式被BAE取代，以获得足够量的EP。当$q_0$略高于1时，环形诱导的阿尔文本征模（TAE）在较低EP压力下占主导地位，而BAE在较高EP压力下占主导地位。
2021-03-18 physics.plasm-ph
Bi-directional Alfvén Cyclotron Instabilities in the Mega-Amp Spherical Tokamak
在MAST超阿尔文NBI实验中，研究了在~0.34 T ~~0.585 T的宽环形磁场范围内，高能束离子速度梯度激发的阿尔文回旋不稳定性.在具有高磁场的MAST放电中，在子回旋频率范围内的模式的离散谱被激励成与束流和等离子体电流相反的环形传播（环形模式数n < 0）。
2014-04-25 physics.plasm-ph
FOXTAIL: Modeling the nonlinear interaction between Alfvén eigenmodes and energetic particles in tokamaks
FOXTAIL是一种新的磁流体动力学-动力学混合程序，用于描述托卡马克中高能粒子与阿尔文本征模的相互作用。该代码模拟的非线性动力学的振幅的个别本征模和一组离散的标记在五维相空间中的高能粒子分布。平衡系统的直角坐标用于有效地追踪高能粒子，本征模的波场的粒子加速在相同的角度进行傅立叶分解。本征模描述使用时间恒定的本征函数与动态复振幅。提出了代码的可能应用，例如，对系统一维尾部碰撞近似的有效性进行了定量评价。在两种模式的情况下，奇里科夫准则的履行预期的效果也得到了验证。
2016-07-15 physics.plasm-ph
The shear Alfvén continuum with a magnetic island chain in tokamak plasmas
用理想磁流体力学（MHD）理论研究了单岛链托卡马克的剪切阿尔文连续谱。我们已经考虑到环形几何形状和环形模式耦合的岛屿被认为是一个高度成形的仿星器。由于其极轴和环轴的不对称性，各种新的频率间隙在岛内部打开，例如螺旋诱导的阿尔文本征模（MAE）间隙和螺旋诱导的阿尔文本征模（HAE）间隙。我们已经表明，MAE间隙作为外环形阿尔文本征模（TAE）间隙到岛的延续。然而，随着岛屿的增长，合并的TAE/MAE间隙变得越来越窄，只剩下其原始宽度的一半，中等岛屿大小高达小半径的3.2%。此外，二维本征函数的连续模式的下尖端的MAE间隙现在有高度本地化的结构周围的岛屿的长轴，相反，通常的振荡的全球解决方案发现没有或低水平的环形不对称性-一个迹象表明的连续谱变得离散和密集。这些结果的频率，模式结构和连续阻尼的全球TAE驻留在间隙的影响。
2022-11-22 physics.plasm-ph
Measurement of zero-frequency fluctuations generated by coupling between Alfven modes in the JET tokamak
本研究首次在JET托卡马克磁约束等离子体中实验观测到阿尔芬模泵浦产生的零频率涨落，证实其与阿尔芬模的三波耦合及带状模理论预测一致，可抑制湍流并整体提升等离子体约束性能。
2025-01-21 physics.plasm-ph
Linear kinetic effects of core plasma on low frequency Alfven and acoustic eigenmodes in tokamaks
在广义鱼骨型色散关系的框架下，研究了核芯等离子体对$ω< ω_{BAE}$激发低频模式的共振和非共振效应，如β诱导的Alfvén声学本征模（BAAE）和动力学共振模（KBM）.鱼骨状方程的形式主义包含了所有必要的成分来描述这些低频波动的特征，并解释实验结果。核心等离子体的性质（反磁频率和进动共振与被困离子）强烈影响的模式的激发，并在BAAE的情况下更有效地比高能粒子。核心等离子体的抗磁频率也有助于BAAE与KBM的耦合，从而影响两种模式的激发和极化。高能粒子仍然可以为一些低频模式提供非共振驱动。
2022-04-20 physics.plasm-ph
Nonlinear dynamics of Shear Alfvén fluctuations in Divertor Tokamak Test facility plasmas
在分析了偏滤器托卡马克装置（DTT）等离子体中高能粒子（EPs）激发的剪切阿尔文涨落的线性谱之后[T. Wang等，等离子体25，062509（2018）]，在这项工作中，通过混合磁流体动力学-陀螺动力学模拟研究了相应模式饱和和波动诱导的EP传输的非线性动力学。对于DTT等离子体中心区由磁俘获EP旋进共振驱动的反向剪切Alfvén本征模，其饱和主要是由于共振俘获EP的径向退耦。与波-EP共振结构一致，EP传输以与模式宽度相似的尺度发生。另一方面，通过EP运输的详细分析了环形Alfvén本征模的外芯区域，模式驱动从通过和捕获的EP。结果表明，通过EP的经验只有弱的再分布在弱不稳定的情况下，和运输延伸到中尺度扩散的强不稳定的情况下，由于轨道随机性引起的共振重叠。这里，弱/强不稳定区域由共振重叠的奇里科夫条件确定。这项工作进一步阐明了丰富多样的非线性EP动力学燃烧等离子体的研究，以及DTT的能力，以解决这些关键的物理。
2018-10-12 physics.plasm-ph
On Nonlinear Scattering of Drift Wave by Toroidal Alfven Eigenmode in Tokamak Plasmas
本文以电子漂移波为范例，解析研究了托卡马克等离子体中其与环向阿尔芬本征模的直接波-波相互作用，发现TAE非线性散射对eDW稳定性的净效应可忽略，与反向过程存在显著差异。
2023-06-27 physics.plasm-ph
Identification of Local Alfven Wave Resonances with Reflectometry as a Diagnostic Tool in Tokamaks
局部阿尔芬波（LAW）共振在托卡马克等离子体中由外部驱动的磁场激发，频率低于离子回旋频率，其中假设使用阿尔芬波。最近，在TCABR（Bt =1.1T，q 0 =1.1，n 0 =1.4-2.0 × 10^{19}/ m^3）中，利用固定频率（32.4GHz）的O模反射计，在几kW功率沉积和4 MHz频率下，在LAW共振m=+/-1，N=+/-2处检测到了波驱动的密度起伏。在这里，我们表明，结合小功率沉积在LAW共振，扫过等离子体密度变化或扫描与发生器频率，结合检测的密度波动的LAW共振反射计可以作为诊断工具，用于识别的有效离子质量数AEF和q-分布在托卡马克。该方法是基于同时探测托卡马克中M/N=+/-1/+/-2天线模激发的m=+/-1局部AW共振和极向模耦合效应产生的m=0局部AW共振的位置。根据LAW色散，m=0共振仅取决于有效离子质量数，而不取决于q分布。然后，使用这些数据，我们可以定义m=+/-1 L AW共振位置处的q值。使用具有偶数环形模式（N=2，4，.）在0.6 ~ 1 MHz频段内，利用该方法对欧洲联合环（Bt=2.3T，q 0 =1 ~ 1.3，n 0 =5-7 × 10 ~（19）/m^3）进行了计算。
2004-10-08 physics.plasm-ph
Longitudinal Plasma Motions Generated by Shear Alfvén Waves in Plasma with Thermal Misbalance
压缩等离子体扰动可能导致等离子体加热和冷却过程之间的热不平衡。这种不平衡显著影响压缩波的色散特性，在扰动和等离子体之间提供反馈。阿尔文波可以引起等离子体的纵向（压缩）运动。在本研究中，我们分析了由剪切阿尔文波引起的纵向等离子体运动引起的热不平衡的影响。我们表明，热不平衡导致出现指数体流，这本身修改阿尔文诱导等离子体运动。在正弦阿尔文波的情况下，我们显示如何诱导纵向运动的振幅和相移增益依赖于阿尔文波的频率，同时阐明其功能。这一特点已被研究分析应用于日冕条件。我们还考虑了纵向等离子体运动的剪切正弦阿尔文波诱导的数值方法的演变，然后比较所获得的结果与我们提出的分析预测，以证明在本研究中所考虑的模型。
2021-06-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Dependence of alpha-particle-driven Alfvén eigenmode linear stability on device magnetic field strength and consequences for next-generation tokamaks
最近提出的托卡马克概念使用远高于常规装置的高达12 T的磁场来减小尺寸和成本。理论和计算研究等离子体行为的趋势，随着场强的增加是至关重要的，这样提出的设备。本文考虑阿尔文本征模（AE）稳定性的趋势。高能粒子，包括来自D-T聚变的α粒子，可以使AE不稳定，可能导致α热量损失和设备损坏。通过共振、α粒子β和α轨道宽度的场依赖性，AE对器械磁场敏感。我们通过分析和使用最近开发的数值技术（Rodrigues et al. 2015 Nucl. Fusion 55 083003）描述了这些依赖性的起源和影响。这项工作表明，聚变产生的阿尔法粒子是亚阿尔夫文尼克或接近亚阿尔夫文尼克的高场机器可能会部分切断AE共振，降低AE的增长率和与它们相互作用的阿尔法粒子的能量。高场燃烧等离子体机制具有不可忽略的α粒子β和AE驱动，但是相对于具有类似功率密度的低场机器，由高电子密度提供的更快的减速时间和更高的场强度降低了这种驱动。在高磁场器件中，最不稳定模式的环形模式数往往更高。这项工作表明，高磁场设备具有独特的，潜在的优势，AE不稳定性在低和高密度。
2019-02-17 physics.plasm-ph
Possible Generation Mechanism for Compressional Alfvénic Spikes as Observed by Parker Solar Probe
帕克太阳探测器（PSP）发现太阳风中有大量的阿尔夫文速度尖峰和磁场扭结。温度升高是与Alfvénic尖峰相关的另一个显著特征。这些重合现象的原型是如何在源区间歇性地产生的，成为人们广泛关注的热点问题。本文提出了一个新的模型，在不同磁螺旋度的开漏斗和闭环之间的交换磁重联中引入导场不连续性。改进的交换重联模型不仅可以加速新打开的闭合回路中的喷流，而且可以沿着新重联和重联后的开放通量管激发和发射Alfvénic波脉冲。结果表明：（1）Alfvén扰动在时间上具有脉冲性，在空间上具有非对称性;（2）Alfvénic脉冲具有可压缩性，且具有温度增强和密度变化的特征。我们指出，与阿尔文波传播同时发生的三个物理过程可能是导致温度增强的原因：（a）加热射流等离子体的对流（密度降低），（b）压缩慢模波的传播（密度增加），以及（c）热通量的传导（密度的微弱变化）。我们还建议，阿尔夫文脉冲的径向非线性演化应考虑到解释磁之字形的形成。
2021-05-20 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
The development of an implicit full f method for electromagnetic particle simulations of Alfvén waves and energetic particle physics
本文发展了一种基于粒子-单元/傅里叶电磁场的隐式方法，并将其应用于一维和三维托卡马克等离子体中Alfvén波的研究。一个分析处理，以实现有效的收敛性的隐式场粒子系统的迭代解。首先，它的应用程序的一维均匀等离子体证明了它的适用性在广泛的$β/m_e$值。其次，采用国际托卡马克物理活动（ITPA）高能粒子（EP）专题组定义的广泛研究的情况，在三维轴对称托卡马克等离子体中模拟了环度诱导的阿尔文本征模（TAE）。实际频率和增长（或阻尼）率的TAE与（或不）EP同意与以前的结果相当不错。在这项工作中建立的全f电磁粒子计划提供了一个可能的自然选择EP输运的研究，大的轮廓变化和任意的粒子分布函数需要在动力学模拟处理。
2021-02-02 physics.plasm-ph
Discovery of Density Limit Disruption Induced by Core-localized Alfv${é}$nic Ion Temperature Gradient Instabilities in a Tokamak Plasma
Center for Fusion Sciences, Southwestern Institute of Physics（西南物理研究院聚变科学中心）；Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Science（中国科学院等离子体物理研究所）
研究发现核心局部化阿尔维恩离子温度梯度不稳定性引发等离子体密度限制破坏，为未来聚变反应堆提供关键理解。
2026-01-22 physics.plasm-ph
Resonance frequency broadening of wave-particle interaction in tokamaks due to Alfvénic eigenmode
我们使用指导中心代码ORBIT来研究共振的加宽以及共振频率加宽宽度$ΔΩ$对波-粒子相互作用的非线性粒子捕获频率$ω_b$的参数依赖性，具体示例使用现实平衡DIII-D shot 159243（Collins等人，2016 Phys. Rev. Lett. 116 095001）。当模式振幅较小时，共振附近的高能粒子动力学的钟摆近似被发现是适用的，并且共振频率宽度与深陷反弹频率之比$ΔΩ/ω_b$等于4，正如理论预测的那样。第一次在实际不稳定条件下证明了这一系数4。结果表明，随着模振幅的增大，非线性摆近似的波粒相互作用被打破，系数$a=ΔΩ/ω_b$逐渐减小。
2017-11-17 physics.plasm-ph
Excitation of low-n TAE instabilities by energetic particles in global gyrokinetic tokamak plasmas
首次对高能粒子激发超环面Alfven本征模（TAE）进行了线性全局电磁回旋粒子模拟。随着高能粒子压力的增加，TAE频率向下移动到较低的连续谱中。
2008-12-22 physics.plasm-ph
Core localized alpha-channeling via low frequency Alfven mode generation in reversed shear scenarios
提出了一种新的托卡马克堆芯等离子体燃料离子加热通道，并用非线性回旋动力学理论进行了分析。该通道是通过反向剪切阿尔芬本征模（RSAE）自发衰减为低频阿尔芬模式（LFAM），然后通过无碰撞离子朗道阻尼加热燃料离子。研究了RSAE自发衰变的条件，导出了RSAE的饱和能级和由此产生的燃料离子加热率。该通道预计将是至关重要的未来反应堆下运行的反向剪切配置，其中融合α粒子产生的托卡马克核心的磁剪切通常是反向的，并有一个密集的RSAE频谱由于小α粒子的特征无量纲轨道。
2022-04-13 physics.plasm-ph
Minimum-q induced alternation between infernal modes and EP-driven modes in advanced tokamak configurations
College of Sciences, Tianjin University of Science and Technology（天津科技大学理学院）
该研究针对含高能粒子的先进托卡马克构型，发现最小安全因子q_min变化会使主导不稳定性在反向剪切阿尔文本征模、高能粒子模与恶魔模间交替，且高能粒子beta分数会影响各模式稳定性，揭示了相关粒子驱动机制。
2026-08-18 physics.plasm-ph
Core localized alpha-channeling via low frequency Alfven mode generation in reversed shear scenarios
本文提出一种托卡马克芯部燃料离子加热新机制，即反剪切阿尔芬本征模自发衰变为低频阿尔芬模并通过朗道阻尼加热离子，推导了相关条件与加热率，对未来反剪切聚变堆具有重要意义。
2023-07-10 physics.plasm-ph
Analysis of the nonlinear dynamics of a chirping-frequency Alfvén mode in a Tokamak equilibrium
本研究针对燃烧托卡马克中具有潜在危害的扫频阿尔文模，通过含磁矩和初始粒子坐标两个运动常数的粒子模拟，分析单环模数扫频模的非线性演化，揭示了频率扫频通过共振区向内漂移延迟驱动耗尽的机制。
2021-12-06 physics.plasm-ph
Fast particle-driven ion cyclotron emission (ICE) in tokamak plasmas and the case for an ICE diagnostic in ITER
离子回旋频率范围内的快粒子驱动波（离子回旋辐射或ICE）为许多托卡马克装置中的受限和逃逸快离子提供了有价值的诊断。这是一种被动的、非侵入性的诊断方法，与ITER中氘氚等离子体的高辐射环境兼容，可以提供有关该设备中聚变α粒子和束离子的重要信息。在JET中，来自受限聚变产物的ICE与聚变反应速率的比例线性超过6个数量级，并提供了α粒子约束接近经典的证据。在TFTR中，从等离子体边缘的超Alfvénic α粒子中观察到ICE。DIII-D中的束驱动ICE的强度与鱼骨激发期间的中子速率下降的相关性比来自更直接的束离子损失诊断的信号更强。在ASDEX Upgrade中，ICE由超Alfvénic DD聚变产物和亚Alfvénic氘束离子产生。
2014-12-12 physics.plasm-ph
NIMROD calculations of energetic particle driven toroidal Alfvén eigenmodes
环形阿尔芬本征模（TAE）是在没有连续介质阻尼的情况下，由托卡马克等离子体的环形性引起的间隙模。当高能粒子（EP）驱动超过其他阻尼时，它们可以被激发。本文研究了国际托卡马克物理活动（ITPA）提出的TAE基准案例。采用NIMROD程序中的混合动力学-MHD（HK-MHD）模型，对圆形大长径比托卡马克装置中电脉冲驱动的TAE线性增长进行了数值计算。该HK-MHD模型通过动量守恒方程的矩闭合将EP的delta f粒子单元（PIC）表示与体等离子体的3D MHD表示耦合起来。TAE的激发和它们向高能粒子模式（EPMs）的转变都被观察到。得到了EP密度、温度、密度梯度和最大相对密度梯度的位置对TAE的频率和增长率的影响，这与对初始Maxwell分布的EP的本征分析计算和Gyrokinetic模拟结果一致.在TAE间隙径向位置处，EP的相对压力梯度代表EP的驱动强度，可以强烈地影响TAE的生长速率。当EP分布的密度和温度超过一定阈值时，发生了从TAE到TAE的转变，模式结构发生了变化。
2017-08-18 physics.plasm-ph
Onset of nonlinear structures due to eigenmode destabilization in tokamak plasmas
提出了一种通用的方法来区分能量粒子驱动的不稳定性产生频率啁啾或固定频率振荡的可能性。该方法采用数值计算的本征结构和多个共振表面的一个给定的模式中存在的高能离子阻力和随机性（由于碰撞和微湍流）。环形诱导，反向剪切和β诱导阿尔芬声学本征模作为例子。在实验中测得的波的特点和兼容性之间发现建议的标准预测和实验观察或缺乏观察的啁啾行为的Alfvenic模式在不同的托卡马克。研究发现，在许多等离子体实验中，微湍流引起的随机扩散是共振附近高能粒子失谐的主要机制，其强度是决定啁啾解是否产生的关键.所提出的标准构成了一个有用的预测工具，在评估是否在聚变装置中的快速离子损失的运输的性质将占主导地位的对流或扩散过程。
2017-02-14 physics.plasm-ph
Initiation of Alfvénic turbulence by Alfven wave collisions: A numerical study
在压缩磁流体动力学（MHD）框架下，数值研究了Alfvén湍流是由反向传播的Alfvén波（AWs）碰撞产生的普遍假设.在典型的低β日冕和内太阳风条件下，在三维模拟箱中发射了两个反向传播的AW，分析了AW碰撞前后产生的扰动的偏振和光谱特性。所观察到的碰撞后扰动有不同的偏振和较小的交叉场尺度比原来的波，这支持直接湍流级联的理论方案。然而，与理论预期相反的是，在满足经典临界平衡的非压缩MHD尺度下，谱输运被强烈抑制。相反，修改后的临界平衡，可以建立碰撞AW与显着较短的垂直尺度。我们讨论了压缩等离子体的湍流动力学和湍流加热这些影响的后果。特别地，如果日冕环子结构的特征宽度比环宽度小十倍以上，则日冕环可以被强湍流级联加热。揭示的AW碰撞的新特性必须纳入AW湍流的理论模型和相关的应用。
2022-03-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
An extended hybrid magnetohydrodynamics gyrokinetic model for numerical simulation of shear Alfvén waves in burning plasmas
采用广义鱼骨色散关系的理论框架，扩展的混合磁流体动力学陀螺动力学模拟模型已被推导出解析考虑热离子的可压缩性和抗磁效应，除了高能粒子的动力学行为。扩展模型已被用于实现扩展版本的混合磁流体动力学回旋动力学代码（XHMGC），以研究热离子动力学效应的高能粒子驱动的Alfvénic模式，如动力学β诱导的Alfvén本征模在托卡马克聚变等离子体。
2010-12-24 physics.plasm-ph
An E & B Gyrokinetic Simulation Model for Kinetic Alfvén Waves inTokamak Plasmas
回旋粒子模拟是研究托卡马克等离子体中输运、非线性现象和高能粒子物理的有力工具。虽然大多数陀螺动力学模拟都使用标量和矢量势，但通过使用一般和全面形式的E和B场开发了一种新模型（GK-E&B），并已用于模拟均匀等离子体中的动力学Alfvén波[Chen et al，Science China Phys. Mechanics & Astronomy 64（2021）]。在我们的工作中，Chen等人的GK-E&B模型已经在一般托卡马克几何中明确地使用特定坐标表示。数值结果与Chen等人的工作吻合较好，理论色散关系与局部螺旋箍缩模型的数值结果吻合较好。数值结果表明，在一个现实的参数制度的燃烧等离子体在高值的$β/( M_e k_\perp^2 ρ_i^2)$，这是传统的方法，由于"取消“的问题具有挑战性的优异性能。作为一个应用，GK-E&B模型在局部极限中用动力学电子实现。在匹配ITPA-TAE参数的情况下，数值结果表明GK-E&B能处理实际托卡马克等离子体参数的平行电子朗道阻尼。作为另一个应用，GK-E&B模型的实施与占主导地位的电子贡献$E_\|$在冷电子限制。它的能力，在模拟有限的$E_\|$由于有限的电子质量被证明。
2021-11-11 physics.plasm-ph
Results from the Alfvén Eigenmode Active Diagnostic during the 2019-2020 JET deuterium campaign
本文介绍了在2019-2020年氘活动期间JET托卡马克中Alfvén本征模主动诊断（AEAD）操作期间观察到的模式激发的广泛分析结果。八个环形间隔天线，每个独立的功率和相位，六个成功地在479等离子体中积极激发稳定的MHD模式。总共有4768个磁共振被多达14个快速磁探针检测到。在这项工作中，我们提出了计算的谐振频率$f_0$，阻尼率$γ< 0$，和环形模式数$n$，跨越参数范围$f_0 \approx$ 30 - 250 kHz，$-γ\approx$ 0 - 13 kHz，和$\vert n \vert \leq 30$。一般而言，共振频率与计算的环形Alfvén本征模频率之间以及AEAD应用的环形模数与激发共振的估计值之间存在良好的一致性。我们注意到数据库中的几个趋势：共振检测的概率随着等离子体电流和外部加热功率而降低;归一化阻尼率随着边缘安全因子而增加，但随着外部加热而降低。这些结果为准备未来的实验活动提供了关键信息，并在即将到来的DT活动期间更好地了解α粒子存在下Alfvén本征模的激发和阻尼物理，从而有信心地推断未来的托卡马克。
2020-07-18 physics.plasm-ph
Large-mode-number magnetohydrodynamic instability driven by sheared flows in a tokamak plasma with reversed central shear
本文分析了在具有反向中心剪切的位形中，托卡马克安全因子剖面最小q_min附近的亚阿尔文剪切流层的影响。足够强的速度剪切产生了一个快速增长的Kelvin-Helmholtz（KH）类理想磁流体动力学（MHD）模式与主导模式数m，n ~ 10的广谱。有限电阻率的非线性模拟表明，磁重联附近的波纹所造成的KH样涡，湍流结构的形成，和一个扁平的流动剖面。KH模式相比，双撕裂模式（DTM）占主导地位，在较低的剪切速率。讨论了这些结果在具有内输运势垒的托卡马克装置中的可能应用。
2007-01-12 physics.plasm-ph
Global linear and nonlinear gyrokinetic modelling of Alfvén eigenmodes in ITER
本文给出了ITER托卡马克装置15 MA方案下，利用ORB 5程序的全局非线性电磁陀螺动力学模型对Alfvénic不稳定性，特别是环形Alfvén本征模（TAE）进行线性和非线性模拟。线性模拟表明，椭圆阿尔文本征模和奇宇称TAE只有弱阻尼，但不受α粒子的激发，其驱动有利于偶宇称TAE。发现低众数TAE是全局性的，需要全局治疗。非线性地，即使在标称EP密度加倍的情况下，单模模拟也会导致饱和，而EP传输可忽略不计，然而多模模拟预测，在标称EP密度加倍的情况下，将发生增强的饱和和显著的EP再分布。
2020-12-10 physics.plasm-ph
High frequency mode generation by toroidal Alfven eigenmodes
用非线性回旋动力学理论分析了HL-2A装置上观测到的环形Alfven本征模（TAE）产生高频模的非线性过程。研究发现，当两个主TAE共传时，HFM可以由$|nq-m|=1$扰动主导，且理想磁流体动力学占主导地位;当两个主TAE反向传播时，HFM可以由$nq-m=0$静电扰动表征.这里，$n$和$m$分别是环向和极向模式数，$q$是安全系数。该非线性过程对器件的平衡磁几何形状敏感。
2019-05-17 physics.plasm-ph
Suppressed Stiffness of energetic particle transport due to thermal plasma nonlinearity in tokamak plasmas
Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）
通过全局回旋动理学模拟，发现热等离子体非线性效应可降低高能粒子输运刚度，改变模式饱和标度，对ITER等燃烧等离子体预测建模至关重要。
2026-06-15 physics.plasm-ph
A singular finite element technique for calculating continuum damping of Alfvén eigenmodes
连续共振引起的阻尼可以用无耗散的理想磁流体力学（MHD）来计算，只要适当地处理这些共振引起的极点。我们描述了一个奇异有限元技术计算连续阻尼的阿尔文波。阿Frobenius展开是用来确定适当的有限元基函数的内部区域周围的极点由于连续共振。由于连续共振和模式频率的极点的位置迭代计算使用伽辽金方法。用这种方法求出了大长径比圆形托卡马克中超环面诱导Alfvén本征模（TAE）的复频率和模结构，结果表明与复轮廓法十分吻合。
2014-11-26 physics.plasm-ph
Gyrokinetic investigation of the damping channels of Alfvén modes in ASDEX Upgrade
托卡马克中能量粒子驱动的Alfvénic不稳定性的线性失稳和非线性饱和强烈依赖于阻尼通道。在这项工作中，无碰撞阻尼机制的Alfvénic模式进行了研究的陀螺框架内，通过全球模拟与粒子在细胞代码ORB 5，并与本征值代码LIGKA和简化模型进行比较。特别是，连续阻尼和朗道阻尼（离子和电子）被认为是。电子朗道阻尼被发现是占主导地位的离子朗道阻尼实验相关的情况下。作为应用，对ASDEX Upgrade中由超环面引起的Alfvén本征模和能量粒子驱动模的线性和非线性动力学进行了理论研究，并与实验测量结果进行了比较.
2019-10-31 physics.plasm-ph
Observation of Toroidal Alfven Eigenmodes during Minor Disruptions in Ohmic Plasmas
在SUNIST球形托卡马克装置上首次发现了在无辅助加热的纯欧姆加热等离子体中激发的环形Alfven本征模。TAE模式在轻微破坏期间观察到，频率范围为150-500 kHz。模式结构分析表明存在m/n=-3/-1和-4/-1谐波，在实验室参考系中沿电子抗磁方向传播。这些TAE出现的同时，在电流猝灭阶段的逃逸电子的产生，伴随着轻微的破坏过程中的密度扫描。这些TAE的可能的驱动机制和潜在的应用进行了讨论。
2016-12-13 physics.plasm-ph
Study of Low-Frequency Core-Edge Coupling in a Tokamak: II. Spatial Channeling & Focusing In Antenna-Driven MHD
National Institutes for Quantum Science and Technology (QST), Rokkasho Institute for Fusion Energy（量子科学和技术研究院（QST），六所聚变能研究所）；QST, Naka Institute for Fusion Science and Technology（量子科学和技术研究院（QST），那波聚变科学与技术研究所）；Department of Nuclear and Quantum Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院（KAIST）核与量子工程系）；Center for Nonlinear Plasma Science and C.R. ENEA Frascati（非线性等离子体科学与ENEA弗拉斯卡蒂研究中心）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所（INFN），罗马分部）
研究托卡马克等离子体在粘性电阻全MHD模拟模型中的非局部响应，通过内部天线驱动低频阿尔法波，发现边缘驱动可有效激发核心响应，无需核心局部驱动。
2026-04-16 physics.plasm-ph
Development of a gyrokinetic-MHD energetic particle simulation code Part II: Linear simulations of Alfvén eigenmodes driven by energetic particles
本文开发了混合程序GMEC，结合场向坐标、有限差分、龙格-库塔法和PIC方法，成功实现了托卡马克中高能粒子驱动的环形及反剪切阿尔芬本征模线性模拟验证。
2024-02-22 physics.plasm-ph
Linear gyrokinetic investigation of the geodesic acoustic modes in realistic tokamak configurations
利用回旋动力学粒子模拟程序ORB 5研究了测地声学模式。在低电子β极限下进行了线性电磁模拟，以分离声学和Alfvénic时间尺度并获得更准确的测量。研究了频率和阻尼率与安全因子、GAM径向波数和等离子体伸长等参数的关系。所有的模拟都是用具有真实电子/离子质量比的动力学电子进行的。根据陀螺动力学仿真结果，推导了GAM频率和阻尼率的插值公式。利用这些表达式，温度梯度对阻尼率的影响进行了研究。最后，将所得结果应用于ASDEX Upgrade托卡马克的实际放电研究。
2017-09-06 physics.plasm-ph
Numerical study of transition between even and odd toroidal Alfvén eigenmodes on EAST
利用NIMROD程序实现的混合动力学MHD（HK-MHD）模型对EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）上高能粒子驱动的环面Alfvén本征模（TAE）进行了线性模拟。利用基于实验测量的EFIT程序重建了EAST平衡。采用“慢化”分布模型模拟了EAST上氘中性束注入的高能离子的平衡分布。本征值分析和NIMROD模拟的频率、主导极向模数、径向位置和详细的TAE/RSAE/TAE模式的二维模式结构是一致的。随着EP的$β$分数的增加，偶TAE和奇TAE之间的转变以及气球和反气球模式结构之间的转变发生。当EP的$β$分数接近转换阈值时，两种类型的TAE共存。
2019-05-06 physics.plasm-ph
Excitation of toroidal Alfvén eigenmode by energetic particles in DTT and effect of negative triangularity
本文开发线性回旋动力学本征值代码研究TAE稳定性，以作用角方法纳入粒子响应并采用气球模表示求解方程，应用于DTT参考平衡分析负三角变影响，发现其依主导机制可稳定或失稳TAE。
2025-08-20 physics.plasm-ph
Calculation of toroidal Alfvén eigenmode mode structure in general axisymmetric toroidal geometry
本文发展基于理想 MHD 的 FALCON 工作流程，在气球模空间耦合求解 SAW 与 ISW，并用于正、负三角变 DTT 平衡中的 TAE 频率、模结构及连续谱阻尼计算。
2024-04-09 physics.plasm-ph
Unified theory of the semi-collisional tearing mode and internal kink mode in a hot tokamak: implications for sawtooth modelling
在JET等大型热托卡马克中，电阻模重连层的宽度由半碰撞电子动力学决定，远小于离子拉莫尔半径。首先，在此制度下有效的色散关系推导出提供了一个统一的描述漂移撕裂模式，动力学阿尔芬波和内部扭结模式在低β。撕裂模稳定性研究分析恢复稳定的离子轨道效应，以前得到的Cowley等。[物理流体（29）3230 1986]，这意味着大值的撕裂模稳定性参数“德尔塔素数”需要不稳定性。其次，在高β，它示出的撕裂模式与动力学阿尔芬波相互作用，并有一个绝对的稳定所有的“三角洲素数”由于屏蔽效应的电子温度梯度，延长德雷克等人的结果。等[物理流体（26）2509 1983]到大离子轨道。这两个极限之间的过渡在有限的β值的性质，然后阐明。低β形式主义也与m=n=1撕裂模和耗散内扭结模有关，因此将Pegoraro等人的工作[Phys.Fluids B（1）364 1989]扩展到包含温度扰动的更现实的电子模型，但随后利用耗散内扭结模频率的小性来获得在任意β下有效的新色散关系。给出了撕裂模和耗散内扭结模在“Delta素数”和β空间中的稳定性图。图中可以绘制出一段时间内电流分布演变的轨迹，为触发一次碰撞提供了一个模型。
2012-01-18 physics.plasm-ph
Study of the likelihood of Alfvénic mode bifurcation in NSTX and predictions for ITER baseline scenarios
在NSTX中发现了固定频率和啁啾相位之间的罕见Alfvénic波跃迁，通常观察到Alfvénic波表现出啁啾或雪崩响应。对于这些跃迁，我们应用一个标准[Duarte et al，Nucl.Fusion 57，054001（2017）]来预测托卡马克中快速离子再分布的性质处于对流或扩散非线性状态。对于NSTX放电中的过渡是不伴随着在束沉积功率或修改注入的射频功率的变化，它已被发现，异常的快速离子传输是固定频率模式的行为和快速啁啾之间的分叉可能的调解人。为了定量评估，使用GTS代码进行了静电离子温度梯度湍流和捕获电子模式湍流对啁啾的影响的全局陀螺动力学模拟。调查扩展的Alfvénic本征模式的基线ITER的情况下，包括榆树，先进的和混合的情况下，通过可能的光谱行为的预测研究。已经观察到，大多数模式被发现是稳定和啁啾相位之间的边界。
2018-02-16 physics.plasm-ph
Gyrokinetic investigation of Alfvén instabilities in the presence of turbulence
利用自洽的全局回旋动力学方法和解析理论，研究了离子温度梯度湍流中高能粒子（EP）驱动的β诱导Alfvén本征模（BAE）的非线性动力学行为.本文研究了具有大纵横比和反向剪切的托卡马克磁平衡。以前对这种结构的研究表明，在没有湍流的情况下，电子种类在确定BAE的非线性饱和水平方面起着重要作用[A. Biancalani等人，（2020）]。在这里，我们将研究扩展到湍流等离子体。的EP被发现修改的热通量通过引入能量在大的空间尺度，主要是在占主导地位的BAE及其谐波的环形模式数。在这一制度下，BAE被发现进行强电子热通量。BAE引起的温度分布的全球松弛的反馈，以及湍流动力学，也进行了讨论。
2020-10-19 physics.plasm-ph
Isotope effects and Alfven eigenmode stability in JET H, D, T, DT, and He plasmas
该研究利用 JET 托卡马克的主动诊断数据，构建涵盖 H、D、T、DT 和 He 的 AE 稳定性数据库，发现阻尼随氢质量增加而降低、随氦增加而升高，表明辐射阻尼主导，并验证了主动 MHD 谱学推断有效离子质量的可行性。
2024-05-28 physics.plasm-ph
Calculation of continuum damping of Alfvén eigenmodes in 2D and 3D cases
在理想磁流体力学中，剪切阿尔文本征模由于与剪切阿尔文连续体的共振相互作用而可能经历无耗散阻尼。这种连续阻尼可以对剪切阿尔文本征模的整体增长/衰减率做出显着贡献，从而影响快速离子传输。计算连续介质阻尼的一种方法是在复平面上的适当轮廓上求解MHD本征值问题，从而满足因果关系条件。这种方法可以实现在三维理想MHD代码使用Galerkin方法。可以将解析函数拟合到平衡量的数值数据，以确定这些量沿复杂轮廓的值。这种方法需要的分辨率比电阻率为零时计算阻尼的现有技术更低，因此计算效率更高。将复轮廓法应用于三维有限元理想磁流体程序CKA。本文讨论了应用复围道法计算托卡马克装置以及Torsatron、W7 X和H1-NF仿星器中整体模的连续阻尼。据作者所知，这些仿星器计算代表了全三维平衡中本征模连续阻尼的第一次计算。连续阻尼的全球模式在W7 X和H1-NF仿星器配置的调查被发现敏感地依赖于众多的极向和环向谐波的耦合。
2015-07-08 physics.plasm-ph
