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Threshold for metastable tearing modes in DIII-D

R.J. La Haye, O. Sauter1998年被引用 70Nuclear FusionIF 3出版社

At sufficiently high poloidal beta βθ and low collisionality, m/n = 3/2 tearing modes are excited in the DIII-D tokamak by a q = 1 sawtooth crash perturbation. The resulting islands of full radial width w are long lived and reduce global confinement (and βθ) by up to 30%. These are tearing modes produced by the perturbed neoclassical bootstrap current destabilization of a seed island arising from the m/n = 2/2 sawtooth precursor. The tearing modes are metastable. Even if the modes are conventionally stable, i.e. Δ' < 0, for sufficiently high βθ, there is a range of island widths w above some threshold value over which the modified Rutherford equation predicts island growth. This threshold value increases with collisionality. Both `transport' and `polarization' threshold models are compared with experiment. The transport model gives the correct scaling with experiment, but the threshold island wd is 3 to 9 times too small, depending on whether ion or electron parallel heat transport is used. The polarization model threshold island wg gives good agreement with experiment, utilizing an approximately hyperbolic tangent transition from collisionless to collisional regimes.

日本語訳

十分に高いポロイダルベータβθおよび低い衝突性において、m/n = 3/2 ティアリングモードが、q = 1 鋸歯状波クラッシュ摂動によってDIII-Dトカマク内で励起される。結果として生じる全幅wの磁気島は長寿命であり、閉じ込め(およびβθ)を最大30%低下させる。これらは、m/n = 2/2 鋸歯状波前駆体から生じる種島の、摂動された新古典的ブートストラップ電流による不安定化によって生成されるティアリングモードである。ティアリングモードは準安定である。モードが従来通り安定である場合、すなわちΔ' < 0の場合でも、十分に高いβθに対しては、ある閾値wを超える島幅の範囲が存在し、その範囲では修正ラザフォード方程式が島の成長を予測する。この閾値は衝突性とともに増大する。「輸送」モデルと「分極」モデルの両方が実験と比較される。輸送モデルは実験と正しいスケーリングを与えるが、閾値島幅wdは、イオンまたは電子の平行熱輸送のいずれを用いるかに応じて、実験値の3倍から9倍小さすぎる。分極モデルの閾値島幅wgは、無衝突領域から衝突領域へのほぼ双曲線正接的な遷移を用いることで、実験と良好な一致を示す。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DTearing mode
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