基于国际热核聚变实验堆(ITER)装置具有内部输运垒(ITB)的方案, 研究了离散阿尔芬本征模(αTAE)的物理特征, 其中α是等离子体压强梯度的标度参数。采用基于负离子的中性束注入(NNBI)加热和电流驱动能获得一个大且强的ITB以实现更高的性能, 并讨论该方案中αTAE的不稳定性。在纯射频方案中, 探究了ITB的收缩、维持和坍塌过程中的αTAE。模拟结果表明: αTAE发生于具有陡峭压强梯度的ITB区域, 形成的ITB越强会存在越多的αTAE, 且该模式的频率也越高。在高能量粒子条件下αTAE的多个分支容易变得不稳定, 被激发的αTAE其频率随着束能量的增加而增加。ITB作为高β_p方案的关键, 具有ITER稳态的许多理想特征, 因此关联性地探究了DIII-D高β_p方案中αTAE。

运用磁流体力学数值模拟程序和磁流体力学-回旋动理学混合模拟程序对EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)装置上具有内部输运垒(ITB)高约束运行模式下的离散阿尔芬本征模(αTAE, α是等离子体压强梯度的参数)进行模拟研究。结果表明: 在EAST上ITB以内的芯部区域存在丰富的αTAE, 且在运行参数下多支αTAE被激发为不稳定模式。在EAST上预演的稳态运行方案中, αTAE分布在了更大的径向范围内, 强的负磁剪切, 减少了ITB局域内的αTAE。模拟对比了DIII-D装置和中国聚变工程试验堆(CFETR)上与EAST预演方案具有相似运行条件下的αTAE。结果发现与EAST上类似, 在DIII-D与CFETR中, 同样由于强的负磁剪切, 在ITB内的强磁剪切区域并不存在αTAE。在CFETR核心区域出现了更高频率的αTAE, 且在高能量粒子条件下激发出了更丰富的αTAE。