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Effects of current density on ion-temperature-gradient modes

A.K. Wang, J.Q. Dong, H. Sanuki, K. Itoh2003年被引用 2Nuclear FusionIF 3出版社

A model for the ion-temperature-gradient-driven (ITG) instability is derived from the Braginskii magnetohydrodynamic equations of ions. The heat flow of electrons carried by the current density J|| in collision-dominant plasmas is introduced into the model. It is found that, in contrast to the finite Larmor radius effect, the current density suppresses the ITG instabilities with small wavenumber k⊥ as well as large wavenumber k||. In addition, the effects of J|| on the critical stability thresholds for the ITG mode are studied, and two critical values, ηic1 ⩽ ηic2, for the temperature gradient parameter ηi = d ln Ti/d ln n are identified. For typical tokamak parameters the stability condition ηi ⩽ ηic1 may be realized when the parameter εn = −(d ln n/dr)−1/R is large. However, the other stable regime ηi ⩾ ηic2 can only be reached when the safety factor is large enough. Similarly, there are two critical values for the safety factor, qc1 and qc2. It is shown that, under specific conditions, qc1 = qc2 so that the ITG modes are stable for any q value.

日本語訳

イオン温度勾配駆動(ITG)不安定性のモデルが、イオンのブラギンスキー磁気流体力学方程式から導出される。衝突支配プラズマ中の電流密度J||によって運ばれる電子の熱流が、このモデルに導入される。有限ラーマー半径効果とは対照的に、電流密度は小さな波数k⊥および大きな波数k||を持つITG不安定性を抑制することが見出される。さらに、ITGモードの臨界安定性閾値に対するJ||の効果が研究され、温度勾配パラメータηi = d ln Ti/d ln nに対する2つの臨界値ηic1 ⩽ ηic2が特定される。典型的なトカマクパラメータに対して、パラメータεn = −(d ln n/dr)−1/Rが大きいとき、安定条件ηi ⩽ ηic1が実現され得る。しかし、もう一つの安定領域ηi ⩾ ηic2は、安全係数が十分に大きい場合にのみ到達可能である。同様に、安全係数には2つの臨界値qc1とqc2が存在する。特定の条件下ではqc1 = qc2となり、任意のq値に対してITGモードが安定となることが示される。

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