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Sideways force due to coupled rotating kink modes in tokamaks

V.D. Pustovitov, G. Rubinacci, F. Villone2021年被引用 9Nuclear FusionIF 3出版社

The possibility of generation of the rotating sideways force on the wall by the kink modes is analytically investigated. The approach is basically the same as that developed earlier in (Mironov and Pustovitov 2017 Phys. Plasmas24 092508) for the locked modes, but now their rotation is allowed. Its main elements are ∂b/∂t ≠ 0 (described by the growth rate γ and angular rotation frequency ω of the magnetic perturbation b), resistive dissipation in the wall, and the requirement of zero sideways force on the plasma. These make the approach greatly different from those resulting in the so-called Noll's formula. The result is also different; it predicts a force an order of magnitude smaller. Nevertheless, such a force can be dangerous at the resonance frequency of the vacuum vessel. The derived relations show that the rotating force must be maximal at ωτw = O(1), where τw is the resistive wall time. For the faster modes it decreases roughly as ∼1/ω.

日本語訳

キンクモードによる壁への回転横方向力の生成の可能性が解析的に調査される。そのアプローチは基本的に、(Mironov and Pustovitov 2017 Phys. Plasmas24 092508)においてロックモードに対して以前に展開されたものと同じであるが、今回はそれらの回転が許容される。その主要な要素は、∂b/∂t ≠ 0(磁気摂動bの成長率γと角回転周波数ωによって記述される)、壁における抵抗性散逸、およびプラズマ上の横方向力がゼロであるという要件である。これらにより、そのアプローチは、いわゆるノールの公式をもたらすものとは大きく異なるものとなる。結果もまた異なり、一桁小さい力を予測する。それにもかかわらず、そのような力は真空容器の共振周波数において危険となり得る。導出された関係式は、回転力がωτw = O(1)において最大でなければならないことを示しており、ここでτwは抵抗性壁時間である。より速いモードに対しては、それはおよそ〜1/ωとして減少する。

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Kink mode
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