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近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)蔡輝山教授和中國(guó)科學(xué)院物理研究所李定教授在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review, NSR）發(fā)表綜述文章，基于他們十年來(lái)的研究成果，對(duì)高能量粒子與撕裂模的相互作用，及其對(duì)等離子體穩(wěn)定和約束性能的影響進(jìn)行了綜述。

聚變能是人類發(fā)展的需求，然而，如何維持長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)態(tài)的燃燒磁約束等離子體仍然是一個(gè)世界難題。它與約束與輸運(yùn)、加熱與驅(qū)動(dòng)、磁流體不穩(wěn)定性（其中撕裂模是最危險(xiǎn)的磁流體不穩(wěn)定性之一）、快粒子物理等關(guān)鍵性物理問(wèn)題密切相關(guān)。因此，快粒子與撕裂模的相互作用是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。快粒子與撕裂模不穩(wěn)定性的相互作用對(duì)撕裂模不穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生影響，且對(duì)快粒子的損失和重新分布也會(huì)產(chǎn)生重要影響。

圖1.托卡馬克中磁島位型。撕裂模會(huì)破壞磁拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得磁力線重新連接形成磁島，導(dǎo)致等離子體破裂。

首先，快粒子對(duì)撕裂模的穩(wěn)定性會(huì)有重要的影響。文中指出前人理論的不足，分析了通行快粒子和捕獲快粒子對(duì)撕裂模不穩(wěn)定性判據(jù)的影響，并分析了其在非線性磁島演化過(guò)程中的作用，從而揭示了快粒子影響撕裂模的物理機(jī)制，并提出未來(lái)聚變裝置中利用快粒子控制撕裂模不穩(wěn)定性的可能性方法。同時(shí)，從實(shí)驗(yàn)和模擬兩個(gè)方面對(duì)理論模型進(jìn)行了驗(yàn)證。

另一方面，文中也對(duì)撕裂模對(duì)通行快粒子和捕獲快粒子的約束和輸運(yùn)的影響做了綜述。分析了撕裂模導(dǎo)致通行快粒子和捕獲快粒子損失的不同機(jī)制，并且重點(diǎn)分析了快粒子與撕裂模的共振導(dǎo)致的撕裂模（包括新經(jīng)典撕裂模）頻率啁啾現(xiàn)象和相應(yīng)的快粒子損失。同樣的，也從實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)方面進(jìn)行了驗(yàn)證。

圖2.DIII-D實(shí)驗(yàn)中新經(jīng)典撕裂模頻率啁啾?？炝Ｗ优c新經(jīng)典撕裂模相互作用引起新經(jīng)典撕裂模頻率啁啾，并導(dǎo)致快粒子損失。

該文章不僅對(duì)過(guò)去的進(jìn)展做了系統(tǒng)的綜述，也提出一些待解決的問(wèn)題。希望對(duì)該領(lǐng)域研究者以及對(duì)該領(lǐng)域感興趣的科研人員提供幫助。

蔡輝山教授為本論文的第一作者兼通訊作者，李定教授為共同通訊作者。本工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的資助。

原文鏈接：

Recent progress in the interaction between energetic particles and tearingmodes

（核科學(xué)技術(shù)學(xué)院、科研部）