近日，中国科学技术大学蔡辉山教授和中国科学院物理研究所李定教授在《国家科学评论》（National Science Review, NSR）发表综述文章，基于他们十年来的研究成果，对高能量粒子与撕裂模的相互作用，及其对等离子体稳定和约束性能的影响进行了综述。

聚变能是人类发展的需求，然而，如何维持长时间、稳态的燃烧磁约束等离子体仍然是一个世界难题。它与约束与输运、加热与驱动、磁流体不稳定性（其中撕裂模是最危险的磁流体不稳定性之一）、快粒子物理等关键性物理问题密切相关。因此，快粒子与撕裂模的相互作用是一个关键问题。快粒子与撕裂模不稳定性的相互作用对撕裂模不稳定性会产生影响，且对快粒子的损失和重新分布也会产生重要影响。

图1.托卡马克中磁岛位型。撕裂模会破坏磁拓扑结构，使得磁力线重新连接形成磁岛，导致等离子体破裂。

首先，快粒子对撕裂模的稳定性会有重要的影响。文中指出前人理论的不足，分析了通行快粒子和捕获快粒子对撕裂模不稳定性判据的影响，并分析了其在非线性磁岛演化过程中的作用，从而揭示了快粒子影响撕裂模的物理机制，并提出未来聚变装置中利用快粒子控制撕裂模不稳定性的可能性方法。同时，从实验和模拟两个方面对理论模型进行了验证。

另一方面，文中也对撕裂模对通行快粒子和捕获快粒子的约束和输运的影响做了综述。分析了撕裂模导致通行快粒子和捕获快粒子损失的不同机制，并且重点分析了快粒子与撕裂模的共振导致的撕裂模（包括新经典撕裂模）频率啁啾现象和相应的快粒子损失。同样的，也从实验和理论两个方面进行了验证。

图2.DIII-D实验中新经典撕裂模频率啁啾。快粒子与新经典撕裂模相互作用引起新经典撕裂模频率啁啾，并导致快粒子损失。

该文章不仅对过去的进展做了系统的综述，也提出一些待解决的问题。希望对该领域研究者以及对该领域感兴趣的科研人员提供帮助。

蔡辉山教授为本论文的第一作者兼通讯作者，李定教授为共同通讯作者。本工作受到国家自然科学基金、中科院青年创新促进会的资助。

原文链接：

Recent progress in the interaction between energetic particles and tearingmodes

https://doi.org/10.1093/nsr/nwac019

（核科学技术学院、科研部）