The mechanism regulating the equilibrium electrostatic potential in the scrape-off layer (SOL) of magnetic confinement devices is elucidated. Based on a generalized Ohm's law and the boundary conditions at the magnetic presheath entrance, an analytical expression for the equilibrium electrostatic potential is derived. Results imply that the relative importance of the plasma dynamics at the sheath and far away from the wall in setting the value of the electrostatic potential depends on the density and temperature drops that are established between the two regions. Global, three-dimensional fluid simulations of tokamak SOL turbulence in a simple configuration are performed, confirming the validity of our predictions. The results presented here are general and can be applied to other open-field-line configurations, including linear devices and simple magnetized toroidal devices.
磁気閉じ込め装置のスクレイプオフ層(SOL)における平衡静電ポテンシャルを制御する機構を解明した。一般化されたオームの法則と磁気シース入口における境界条件に基づき、平衡静電ポテンシャルに対する解析的表現を導出した。この結果は、静電ポテンシャルの値を決定する際の、シース近傍および壁から遠方のプラズマ力学の相対的重要性が、両領域間に確立される密度降下と温度降下に依存することを示している。トカマクSOL乱流の大域的3次元流体シミュレーションを実施し、我々の予測の妥当性を確認した。ここで提示された結果は一般的であり、線形装置や単純化された磁化トロイダル装置を含む他の開放磁力線配位にも適用可能である。