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Is the Hartmann number relevant to tokamak physics?

A Thyagaraja1994年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Montgomery and Shan (1992, 1993) have argued that in calculating resistive MHD instability thresholds, both resistivity and viscosity play an equally important role and may significantly modify conventional views of resistive MHD. The author discusses these arguments and puts them in perspective in the context of tokamak physics. The crucial point is the following: while it is indeed true that for a given q-profile, the marginal stability thresholds of linear visco-resistive MHD equations depend, in principle, upon both resistivity and viscosity jointly through the Hartmann number, physical considerations of tokamak experiments suggest that this is an insignificant modification of well known results in tearing-mode theory as far as its applications to tokamaks are concerned. Furthermore, the uniform q (equivalent resistivity) model used by Montgomery and Shan to motivate many of their arguments and to some extent their computational techniques is non-generic in a sense to be explained and is therefore not a helpful starting point for discussions of MHD stability in tokamaks. Apart from this general observation, the actual results obtained by Montgomery and co-workers regarding linear instability are all contained in the 'standard' approach used in the fusion community: specific examples are provided using the linear version of the CUTIE code developed at Culham to solve the relevant MHD equations. The CUTIE results show explicitly that JET-like tokamaks operate in a different parameter regime and involve qualitatively and quantitatively different physics to those studied by Montgomery and Shan.

日本語訳

モンゴメリーとシャン(1992, 1993)は、抵抗性MHD不安定性の閾値を計算する際に、抵抗率と粘性が同様に重要な役割を果たし、抵抗性MHDの従来の見解を大きく修正する可能性があると主張してきた。著者はこれらの議論を考察し、トカマク物理の文脈でそれらを位置づける。重要な点は以下の通りである:与えられたqプロファイルに対して、線形粘性抵抗性MHD方程式の臨界安定性閾値が原理的にはハルトマン数を通じて抵抗率と粘性の両方に依存することは確かに真実であるが、トカマク実験の物理的考察は、トカマクへの応用に関する限り、これはテアリングモード理論のよく知られた結果の重要でない修正であることを示唆している。さらに、モンゴメリーとシャンが彼らの議論の多くを動機付けるために用いた一様q(等価抵抗率)モデルは、ある意味で非一般的であり、その意味は説明されるが、トカマクにおけるMHD安定性の議論の出発点としては役に立たない。この一般的な観察とは別に、モンゴメリーと共同研究者らが線形不安定性に関して得た実際の結果は、核融合コミュニティで用いられる「標準的な」アプローチにすべて含まれている:関連するMHD方程式を解くためにカラムで開発されたCUTIEコードの線形版を用いて具体的な例が提供される。CUTIEの結果は、JETのようなトカマクが異なるパラメータ領域で動作し、モンゴメリーとシャンが研究したものとは質的にも量的にも異なる物理を含むことを明確に示している。

装置

jet中精度(概要文一致)
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