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MHD stability analysis of force-free reversed field pinch configurations

V. Antoni, D. Merlin, S. Ortolani, R. Paccagnella1986年被引用 108Nuclear FusionIF 3出版社

The MHD current driven instabilities of Reversed Field Pinch (RFP) configurations are analysed for a plasma in contact with a perfectly conducting wall. The equilibrium distributions are obtained on the basis of a model which allows a parametric variation of the value of the safety factor on the axis, q(0), and of the current density distribution. – The RFP is found to be stable in a wide range of parameters. However, when the toroidal field reversal becomes too deep, unstable modes, resonant outside the reversal surface, are found in analogy to the stability limit at θ = 1.56 for the Taylor's theoretical, fully relaxed states. Nevertheless, it is shown that these modes are not very significant in that they arise in a region of the parameters space which is only rarely approached in experiments. On the other hand, for peaked current density distributions, new unstable tearing and kink modes are found when q(0) drops below the limit q(0) ≈ 2a/(3R). These modes are resonant inside the reversal surface and may include the mode resonant on the axis. – The results of the MHD stability for the internal modes and in particular the limit on the value of q on axis that has been found are discussed in connection with experimental observations on mean field profiles and related oscillations.

日本語訳

MHD電流駆動不安定性は、完全導体壁に接触するプラズマに対して、逆転磁場ピンチ(RFP)配位において解析される。平衡分布は、軸上の安全係数q(0)および電流密度分布のパラメトリックな変化を許容するモデルに基づいて得られる。– RFPは広いパラメータ範囲において安定であることが見出される。しかしながら、トロイダル磁場の反転が深くなりすぎると、テイラーの理論的完全緩和状態におけるθ = 1.56での安定限界との類推により、反転面の外側で共鳴する不安定モードが見出される。それにもかかわらず、これらのモードは、実験においてめったに近づけられないパラメータ空間の領域で生じるため、それほど重要ではないことが示される。一方、ピーク状の電流密度分布に対しては、q(0)が限界q(0) ≈ 2a/(3R)を下回ると、新たな不安定テアリングモードおよびキンクモードが見出される。これらのモードは反転面の内側で共鳴し、軸上で共鳴するモードを含む場合がある。– 内部モードに対するMHD安定性の結果、特に見出された軸上のq値に関する限界は、平均場プロファイルおよび関連する振動に関する実験的観測との関連で議論される。

wiki

MagnetohydrodynamicsReversed field pinchMHD stability
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