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Turbulent transport of the W ions in tokamak plasmas: properties derived from a test particle approach

Dragos Iustin Palade, Madalina Vlad, Florin Spineanu2021年被引用 4Nuclear FusionIF 3出版社

A detailed analysis of a special type of turbulent pinch mechanism for tungsten (W) ions is presented. It is based on the numerical simulation of ion trajectories in a complex test-particle model that contains realistic representations of the turbulence and of the confining magnetic field, plasma rotation, ion collisions, the polarization drift and the parallel stochastic acceleration. The origin of the pinch is a special type of order generated by an average poloidal velocity Vp superposed on the E × B stochastic drift. It consists of a pair of radial symmetric drifts, the hidden drifts (HDs), that exactly compensate. The polarization drift and the parallel acceleration drive radial pinch velocities Vx by destroying the perfect anti-symmetry of the HDs. These phenomena that were found in simplified models are theoretically validated here in a realistic model of W ion transport. The main conclusion of the paper is that this turbulent mechanism can be experimentally relevant for a large domain of parameters, which cover both existing plasmas and ITER conditions, and it can be responsible for an important amount of the W ion accumulation.

日本語訳

タングステン(W)イオンに対する特殊なタイプの乱流ピンチ機構の詳細な解析を提示する。これは、乱流および閉じ込め磁場、プラズマ回転、イオン衝突、分極ドリフト、平行方向確率加速の現実的な表現を含む複雑なテスト粒子モデルにおけるイオン軌道の数値シミュレーションに基づく。このピンチの起源は、E×B確率ドリフトに重畳された平均ポロイダル速度Vpによって生成される特殊なタイプの秩序である。これは、正確に補償し合う一対の径方向対称ドリフト、すなわち隠れドリフト(HD)から構成される。分極ドリフトと平行方向加速は、HDの完全な反対称性を破壊することにより、径方向ピンチ速度Vxを駆動する。単純化されたモデルで見出されたこれらの現象は、ここではWイオン輸送の現実的なモデルにおいて理論的に検証される。本論文の主な結論は、この乱流機構が、既存のプラズマとITER条件の両方をカバーする広範なパラメータ領域において実験的に重要となり得ることであり、Wイオン蓄積のかなりの部分の原因となり得るということである。

装置

iter中精度(概要文一致)

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Turbulent transport
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