Three-dimensional nonlinear dynamics simulation of edge localized modes controlled with biased divertor targets in CFETR tokamak
Abstract
本文通过数值模拟研究了在中国聚变工程实验堆(CFETR)偏滤器靶板偏压系统作用下等离子体边缘局域模(Edge Localized Modes,ELMs)的动力学演化过程。基于混合运行模式下的二维动力学平衡分布，采用电流丝模型结合磁力线追踪方法，计算偏压驱动下沿磁力线方向的刮削层(Scrape-Off Layer,SOL)电流丝分布，并利用毕奥–萨伐尔定律求解电流丝产生的三维扰动磁场。在真空场近似下，采用谱分析方法研究了三维扰动磁场的共振谱分布及其对边界磁拓扑的影响，从而确定在相同刮削层电流幅值下的最优偏压配置。基于该最优配置，利用三维非线性电阻性平衡求解程序HINT计算不同偏压电流条件下的平衡结构，并进一步采用三维非线性磁流体程序MIPS进行不稳定性分析。结果表明，在最优偏压配置下，当刮削层电流（ISOL）达到1 kA时，台基区的压强剖面发生显著改变，边缘局域模主导的不稳定性总动能饱和幅度降低约70%。研究结果预测了偏滤器靶板偏压系统在CFETR装置中实现ELM控制的可行性，为未来聚变堆中边缘不稳定性控制提供了物理依据与参考。
Fields of Study & Subjects
Magnetic confinement fusion research
Fusion materials and technologies
Frequency Control in Power Systems
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 6
- Publication date
- 1 January 2026