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Global energy confinement degradation due to macroscopic phenomena in tokamaks

Z. Chang, J.D. Callen1990年被引用 132Nuclear FusionIF 3出版社

Models are developed for estimating the effects of macroscopic phenomena in tokamaks (sawteeth, Mirnov oscillations, edge localized modes (ELMs), etc.) on plasma global energy confinement. The analysis is based on a recently developed formalism for determining the incremental energy confinement time τinc from a local transport model. The macroscopic phenomena are assumed to influence the plasma only in the regions where they occur, without changing the heat diffusivity elsewhere in the plasma. General expressions are presented in terms of a magnetic flux surface label (ρ). Simplified formulas for the effects are also given for a cylindrical geometry. For the Mirnov oscillation case (m/n = 2/1 or 3/1 tearing modes), two models (for 'belt' and island influenced regions) are investigated and compared. When a number of macroscopic phenomena are present simultaneously (but not overlapping) their net effect is shown to be a sum of the individual effects. Finally, for time dependent phenomena such as sawteeth and ELMs, appropriate time averages of their net effects are developed.

日本語訳

トカマクにおける巨視的現象(鋸歯状振動、ミルノフ振動、周辺局在モード(ELM)など)がプラズマの全体エネルギー閉じ込めに及ぼす影響を評価するためのモデルを開発する。この解析は、局所輸送モデルから増分エネルギー閉じ込め時間τincを決定するために最近開発された形式に基づいている。巨視的現象は、プラズマ中の他の場所の熱拡散率を変化させることなく、それらが発生する領域のみに影響を及ぼすと仮定される。一般式は、磁気面ラベル(ρ)を用いて提示される。円筒形状に対する簡略化された式も与えられる。ミルノフ振動の場合(m/n = 2/1または3/1テアリングモード)、「ベルト」領域と「島」影響領域の2つのモデルを調査し比較する。複数の巨視的現象が同時に存在するが重なり合わない場合、それらの正味の効果は個々の効果の和であることが示される。最後に、鋸歯状振動やELMなどの時間依存現象に対して、それらの正味の効果の適切な時間平均が開発される。

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Energy confinement
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