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Improvement of radial confinement of plasma via applying rotating magnetic fields

Baoming Ren, Qing Li, Jiacheng Ying, Hui Liao, Zhida Yang, Xuan Sun2022年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

We report a novel method to control the plasma radial transport, namely, applying a rotating magnetic field (RMF) to create azimuthal shear flow, which is found to change the transport from Bohm to classical diffusion if the ratio of magnetization parameter to penetration parameter is greater than 1.5. Upon application of the RMF, the peak density is observed to increase by 33% above the normal value. Specifically, the ratio increases from 4 × 1018 m−3 to 6 × 1018 m−3, and the corresponding density gradient length changes from 11 cm to 6 cm, or the steepness increases by about a factor of 2. Further increasing the RMF strength cannot steepen the density further. The results suggest the RMF can be a non-intrusive method to control the radial transport and hence the plasma density profile.

日本語訳

我々は、プラズマの径方向輸送を制御する新規な方法、すなわち回転磁場(RMF)を印加して方位角方向のせん断流を生成する方法を報告する。この方法により、磁化パラメータと浸透パラメータの比が1.5を超える場合、輸送がボーム拡散から古典拡散へと変化することが見出された。RMFの印加により、ピーク密度は通常値の33%増加することが観測された。具体的には、密度比は4×10¹⁸ m⁻³から6×10¹⁸ m⁻³へ増加し、対応する密度勾配長は11 cmから6 cmへ変化した。すなわち、勾配の急峻さは約2倍に増大した。RMF強度をさらに増加させても、密度勾配をそれ以上急峻にすることはできない。これらの結果は、RMFが径方向輸送ひいてはプラズマ密度分布を制御する非侵襲的な手法となり得ることを示唆している。

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