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Physics of resistive wall modes

V. Igochine2012年被引用 24Nuclear FusionIF 3出版社

The advanced tokamak regime is a promising candidate for steady-state tokamak operation which is desirable for a fusion reactor. This regime is characterized by a high bootstrap current fraction and a flat or reversed safety factor profile, which leads to operation close to the pressure limit. At this limit, an external kink mode becomes unstable. This external kink is converted into the slowly growing resistive wall mode (RWM) by the presence of a conducting wall. Reduction of the growth rate allows one to act on the mode and to stabilize it. There are two main factors which determine the stability of the RWM. The first factor comes from external magnetic perturbations (error fields, resistive wall, feedback coils, etc). This part of RWM physics is the same for tokamaks and reversed field pinch configurations. The physics of this interaction is relatively well understood and based on classical electrodynamics. The second ingredient of RWM physics is the interaction of the mode with plasma flow and fast particles. These interactions are particularly important for tokamaks, which have higher plasma flow and stronger trapped particle effects. The influence of the fast particles will also be increasingly more important in ITER and DEMO which will have a large fraction of fusion born alpha particles. These interactions have kinetic origins which make the computations challenging since not only particles influence the mode, but also the mode acts on the particles. Correct prediction of the 'plasma–RWM' interaction is an important ingredient which has to be combined with external field's influence (resistive wall, error fields and feedback) to make reliable predictions for RWM behaviour in tokamaks. All these issues are reviewed in this paper.

日本語訳

先進トカマク領域は、核融合炉にとって望ましい定常トカマク運転の有力な候補である。この領域は、高いブートストラップ電流割合と平坦または反転した安全係数分布によって特徴づけられ、圧力限界に近い運転につながる。この限界では、外部キンクモードが不安定化する。この外部キンクは、導体壁の存在によってゆっくり成長する抵抗性壁モード(RWM)に変換される。成長率の低減により、モードに作用してそれを安定化することが可能になる。RWMの安定性を決定する主な要因は2つある。第1の要因は、外部磁気摂動(誤差磁場、抵抗性壁、フィードバックコイルなど)に由来するものである。RWM物理のこの部分は、トカマクと逆磁場ピンチ配位で同じである。この相互作用の物理は比較的よく理解されており、古典電磁力学に基づいている。RWM物理の第2の要素は、モードとプラズマ流および高速粒子との相互作用である。これらの相互作用は、より高いプラズマ流とより強い捕捉粒子効果を持つトカマクにとって特に重要である。高速粒子の影響は、核融合生成アルファ粒子の大きな割合を持つであろうITERおよびDEMOにおいてもますます重要になるであろう。これらの相互作用は運動論的起源を持ち、粒子がモードに影響を与えるだけでなく、モードも粒子に作用するため、計算を困難なものにしている。「プラズマ–RWM」相互作用の正確な予測は、トカマクにおけるRWM挙動の信頼性の高い予測を行うために、外部磁場の影響(抵抗性壁、誤差磁場、フィードバック)と組み合わせなければならない重要な要素である。これらのすべての問題が本論文でレビューされる。

装置

iter低精度(概要文一致)

wiki

Resistive wall mode
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