CFQS is the Chinese First Quasi-axisymmetric Stellarator which is characterized with very low neoclassical transport, good fast-ion confinement and ideal magnetohydrodynamic stability. In this work, we investigated systematically the suppression of electrostatic trapped electron modes (TEMs) via external controlling the maximum-J (second adiabatic invariant) condition in CFQS for the first time. It is found that the controllability of the maximum-J region can be realized by altering normalized plasma pressure β and adjusting the currents in poloidal field (PF) coils. The simulation results reveal that: (a) as β increases, the maximum-J region in the core expands, leading to a significant reduction in the growth rate of TEMs. Meanwhile, ion-temperature-gradient (ITG) modes do not show significant changes. (b) When the PF-coil current (IPF) is applied in the opposite direction to the magnetic field, the core maximum-J region also extends, resulting in considerable suppression of TEM instabilities, and the behavior of the ITG modes becomes slightly weak. This work provides insight into the mitigation of micro-instabilities in quasi-axisymmetric stellarators and provides two feasible methods to decrease micro-instabilities in future CFQS experiments.
CFQSは、非常に低い新古典輸送、良好な高速イオン閉じ込め、および理想的な電磁流体力学安定性を特徴とする中国初の準軸対称ステラレーターである。本研究では、CFQSにおいてmaximum-J（第二断熱不変量）条件を外部から制御することによる静電捕捉電子モード（TEM）の抑制を、初めて系統的に調査した。maximum-J領域の制御可能性は、規格化プラズマ圧力βを変化させ、ポロイダル磁場（PF）コイルの電流を調整することによって実現できることが分かった。シミュレーション結果は以下のことを示している。(a) βが増加すると、コアのmaximum-J領域が拡大し、TEMの成長率が大幅に低下する。一方、イオン温度勾配（ITG）モードは有意な変化を示さない。(b) PFコイル電流（IPF）が磁場と反対方向に印加されると、コアのmaximum-J領域も拡大し、TEM不安定性が大幅に抑制される。また、ITGモードの挙動はわずかに弱まる。本研究は、準軸対称ステラレーターにおける微視的不安定性の緩和に関する知見を提供し、将来のCFQS実験において微視的不安定性を低減するための2つの実行可能な方法を提示する。