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Characteristics of global dispersion and mode distribution modeled for JT-60U like strongly reversed magnetic shear plasmas exhibiting L-modes with strong profile constraints

Rui Zhao, Kenji Imadera, Jianfu Liu, Wei Wang, Jiquan Li, Akihiro Ishizawa, Yasuaki Kishimoto2025年5月Nuclear FusionIF 3出版社

The eigen-mode structure and distribution associated with the global dispersion are studied based on linear gyro-kinetic simulations in a global toroidal geometry using parameters and profiles modeled for JT-60U like discharges with a strongly reversed magnetic shear configuration, which exhibit L-mode characteristics subject to a strong profile constraint. By incorporating the mode mismatch parameter , related to the parallel wave number , and also the slab-to-toroidal ratio parameter , we identified two qualitatively distinct unstable branches. One is the density gradient driven trapped electron modes (-TEMs) influenced by the ion temperature gradient (ITG) with lower toroidal mode numbers , while transited to weak toroidal-like ITG modes as increases, in the inner negative magnetic shear region (). The other is the slab-like ITG modes with higher- in the outer minimum safety factor region (). These dynamics result in the separate radial location of the density and ion/electron temperature gradients, i.e. the former is inner region while the latter is outer region. These two branches are weakly connected through the boundary region inside the surface, which leads to a discontinuity in the quasi-linear flux. Each branch is found to show approximately the similar level of peak growth rate in inner and outer regions, indicating that the constrained profiles are expected to be established such that linearly unstable free energy sources are globally balanced so as to maintain such profile in a quasi-steady state with a self-organized manner without causing unbalanced transport.

日本語訳

グローバル分散に関連する固有モード構造と分布は、強い逆磁気シア配位を有するJT-60U類似放電をモデル化したパラメータとプロファイルを用いて、グローバルトロイダル幾何学における線形ジャイロ運動論的シミュレーションに基づいて研究される。その放電は、強いプロファイル制約を受けるLモード特性を示す。モード不整合パラメータ 、平行波数 に関連する、およびスラブ対トロイダル比パラメータ を組み込むことにより、我々は質的に異なる二つの不安定分岐を同定した。一つは、イオン温度勾配(ITG)の影響を受ける密度勾配駆動捕捉電子モード(-TEMs)であり、より低いトロイダルモード数 を持ち、 が増加するにつれて弱いトロイダル様ITGモードに遷移する、内側の負磁気シア領域()におけるものである。もう一つは、外側の最小安全係数領域()における、より高い を持つスラブ様ITGモードである。これらのダイナミクスは、密度勾配とイオン/電子温度勾配の分離した半径方向位置、すなわち前者は内側領域であり後者は外側領域である、をもたらす。これら二つの分岐は、 表面の内側の境界領域を通じて弱く接続されており、それが準線形フラックスにおける不連続性をもたらす。各分岐は、内側および外側領域においてほぼ同程度のピーク成長率を示すことが見出され、これは、制約されたプロファイルが、不均衡な輸送を引き起こすことなく、自己組織化的な方法で準定常状態においてそのようなプロファイルを維持するように、線形不安定な自由エネルギー源がグローバルにバランスするように確立されることが期待されることを示している。

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JT-60UMagnetic shearReversed magnetic shear

AIによる論文要約

JT-60Uのような強い逆磁場シアプラズマのグローバル分散と モード分布の特性
JAこの論文は、核融合プラズマの輸送や不安定性の研究に興味がある物理学者や核融合工学者に有用です。特に、強い逆磁場シアを持つ先進的なプラズマ閉じ込め概念の理解に役立つでしょう。#JT60U #ReversedMagneticShear #PlasmaInstability #TransportPhysics
LLM向け: {'Title': '特性グローバル分散と JT-60U 様の強い逆磁場シアプラズマのモード分布', 'Author(s)': '不明', 'Research …

この論文は、JT-60Uのような強い逆磁場シアを持つプラズマの線形ジャイロ運動論シミュレーションを行い、密度勾配駆動の捕捉電子モードと磁場勾配駆動のスラブ型ITGモードの2つの不安定分枝を特定しています。これらのモードは、内部と外部の領域で分離して存在し、プロファイルの自己組織化を通じて準定常状態を維持すると考えられています。

Characteristics of global dispersion and mode distribution modeled for JT-60U-like strongly reversed magnetic shear plasmas exhibiting L-modes with strong profile constraints
ENThis paper should be read by fusion researchers and students interested in understanding the complex dynamics of instabilities in tokamak plasmas with strongly reversed magnetic shear and strong profile constraints.#TokamakPlasmas #ReversedMagneticShear #ProfileConstraints #GlobalDispersion #ModeDynamics
LLM向け: {'Title': 'Characteristics of global dispersion and mode distribution modeled fo…

This paper studies the global dispersion and mode structure of instabilities in tokamak plasmas with strongly reversed magnetic shear, which exhibit L-mode characteristics under strong profile constraints. The authors identify two distinct unstable branches: density gradient-driven trapped electron modes influenced by ion temperature gradient, and slab-like ion temperature gradient modes. These dynamics lead to separate radial locations of density and temperature gradients, resulting in a self-organized quasi-steady state.

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