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Effect of plasma beta on the nonlinear evolution of m/n = 2/1 double tearing mode in high Lundquist number regime

Dingzong Zhang, Zhaoqing Wu, Jun Ma, Wenfeng Guo, Yanqing Huang, Hongbo Liu2025年2月Nuclear FusionIF 3出版社

The existing results indicate that in the large Lundquist number regime, plasmoids play an important role in the growth and saturation of the double tearing mode (DTM). In this paper, the effect of plasma beta on the nonlinear evolution of the m/n = 2/1 DTM in large Lundquist number regime is numerically investigated in a cylinder geometry. The results demonstrate that the impact of plasma beta on plasmoid dynamics varies significantly with the separation distance between rational surfaces. In the small separation regime (), no plasmoids are observed, regardless of plasma beta and resistivity. However, when the separation is relatively large ( or ), plasmoids exhibit highly complex behavior under different plasma beta and resistivity conditions. For the medium separation , the resistivity threshold for the emergence of plasmoids is approximately and is not affected by plasma beta. Conversely, when the separation increases to , the resistivity threshold is significantly influenced by plasma beta. Under certain conditions, this threshold can reach as high as , which is much higher than the typical value of around . Furthermore, a preliminary case study shows that the tokamak plasma rotation shear has a significant impact on plasmoid dynamic.

日本語訳

既存の結果は、大きなLundquist数領域において、プラズモイドがダブルティアリングモード(DTM)の成長と飽和に重要な役割を果たすことを示している。本論文では、大きなLundquist数領域におけるm/n = 2/1 DTMの非線形発展に対するプラズマベータの効果を、円筒形状において数値的に調査した。結果は、プラズマベータがプラズモイドダイナミクスに与える影響が、有理面間の分離距離に応じて大きく変化することを示している。小さな分離領域()では、プラズマベータと抵抗率に関係なく、プラズモイドは観察されない。しかし、分離が比較的大きい場合(または)、プラズモイドは異なるプラズマベータと抵抗率の条件下で非常に複雑な挙動を示す。中間の分離の場合、プラズモイド出現のための抵抗率閾値は約であり、プラズマベータの影響を受けない。逆に、分離がに増加すると、抵抗率閾値はプラズマベータによって有意に影響される。特定の条件下では、この閾値はという高さに達することがあり、これは約の典型的な値よりもはるかに高い。さらに、予備的なケーススタディは、トカマクプラズマの回転シアがプラズモイドダイナミクスに有意な影響を与えることを示している。

wiki

Tearing modeDouble tearing mode

AIによる論文要約

プラズマβがm/n = 2/1二重テアリングモードの非線形発展に及ぼす影響
JAこの論文は、核融合プラズマの不安定性に興味のある研究者や学生に有益です。プラズマβがプラズモイド形成に及ぼす影響を理解することで、高性能プラズマの実現に向けた重要な知見が得られます。#プラズマβ #二重テアリングモード #プラズモイド #不安定性 #核融合
LLM向け: {'Title': 'プラズマβがm/n = 2/1二重テアリングモードの非線形発展に及ぼす影響', 'Author(s)': '不明', 'Research …

この論文は、大きなLundquist数領域において、プラズマβがm/n = 2/1二重テアリングモードの非線形発展に及ぼす影響を数値的に調査したものです。結果は、二つの共鳴面の間隔に応じてプラズマβの影響が大きく変化することを示しています。間隔が小さい場合は、プラズマβに関わらずプラズモイドは観察されませんが、間隔が大きい場合はプラズマβによってプラズモイドの動態が大きく変化します。

Effect of plasma beta on the nonlinear evolution of m/n = 2/1 double tearing mode in high Lundquist number regime
ENThis paper is of interest to fusion plasma physicists and engineers working on understanding and controlling plasma instabilities in high-temperature fusion devices like tokamaks.#FusionPlasmaInstability #DoubleTearingMode #PlasmaPresureEffect
LLM向け: {'Title': 'Effect of plasma beta on the nonlinear evolution of m/n = 2/1 double …

This paper investigates how the plasma's pressure (beta) affects the behavior of a specific type of magnetic instability, the double tearing mode, in high-temperature plasmas. The results show that the impact of beta varies depending on the distance between the two magnetic surfaces involved. Understanding these complex dynamics is crucial for predicting and controlling instabilities in fusion devices.

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