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Roles of primary and sideband resonances in the confinement of energetic passing ions under resonant magnetic perturbations

K. He, Y. Sun, B.N. Wan, S. Gu, M. Jia2020年被引用 7Nuclear FusionIF 3出版社

Numerical simulations have been carried out to study howresonant magnetic perturbation (RMP) affects the loss of energetic passing ions. The loss fractions are compared between RMPs without and with the plasma response included, namely vacuum and response RMPs. The significant role of the RMP spectrum is revealed. More interestingly, inclusion of the plasma response, which to a large extent heals the magnetic topology, does not necessarily lead to a better confinement. In order to better interpret the result, it is crucial to clarify how the RMP spectrum affects drift islands. Due to magnetic drift, the structure of drift islands is essentially different from the magnetic topology. The primary contribution from resonant components and the sideband contribution from non-resonant components are compared in detail for the first time by tailoring the RMP spectrum. It is found that both contributions play an important role in the formation of drift islands under a realistic RMP. In particular, when an island chain is closer to the plasma boundary, the sideband contribution is more dominant, which is closely related to the radial profiles of non-resonant components. In the presence of a plasma response, sideband resonance becomes even more dominant and can still result in large drift islands, which may be a critical factor for the confinement of energetic passing ions in future discharges.

日本語訳

数値シミュレーションを用いて、共鳴磁場摂動(RMP)が高エネルギー通過イオンの損失に及ぼす影響を調べた。損失率は、プラズマ応答を含まないRMP(真空RMP)と含むRMP(応答RMP)の間で比較された。RMPスペクトルの重要な役割が明らかにされた。より興味深いことに、磁気トポロジーを大幅に修復するプラズマ応答を含めても、必ずしも閉じ込めの改善にはつながらない。この結果をより良く解釈するためには、RMPスペクトルがドリフト島にどのように影響するかを明らかにすることが極めて重要である。磁気ドリフトにより、ドリフト島の構造は磁気トポロジーとは本質的に異なる。共鳴成分からの主要な寄与と非共鳴成分からのサイドバンド寄与が、RMPスペクトルを調整することによって初めて詳細に比較された。現実的なRMPの下でのドリフト島の形成には、両方の寄与が重要な役割を果たすことが見出された。特に、島鎖がプラズマ境界に近い場合、サイドバンド寄与がより支配的であり、これは非共鳴成分の動径分布と密接に関連している。プラズマ応答が存在する場合、サイドバンド共鳴はさらに支配的となり、依然として大きなドリフト島を生じ得る。これは、将来の放電における高エネルギー通過イオンの閉じ込めにとって重要な要因となる可能性がある。

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Magnetic perturbationResonant magnetic perturbation
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