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Impurity radiation seeding of neoclassical tearing mode growth

Shiyong Zeng, Ping Zhu, Eric C. Howell2025年5月Nuclear FusionIF 3出版社

The physics of neoclassical tearing modes (NTMs) is of great concern to tokamak plasma stability and performance, especially in the burning plasma regime. Whereas in many situations the seed events can be clearly identified, such as sawteeth and edge localized modes, the potential seeding mechanism of NTMs due to the resistive tearing instability driven by the impurity radiation cooling still needs more study. Recent NIMROD simulations have demonstrated that local impurity radiation cooling can drive the seed island growth and trigger the subsequent onset of NTM instability. The seed island is mainly driven by the local helical perturbation of the diamagnetic current induced by the perturbed pressure gradient as a result of the impurity radiative cooling on the rational surface. A heuristic closure for the neoclassical viscosity is adopted, and the seed island is further driven by the perturbed bootstrap current induced from the neoclassical electron viscous stress in the extended Ohm's law. The growth rate of the NTM in simulations is found proportional to the electron neoclassical viscosity, and a theoretical neoclassical driving term is adopted to account for the nonlinear neoclassical island growth in the simulations.

日本語訳

新古典ティアリングモード(NTM)の物理は、トカマクプラズマの安定性と性能、特に燃焼プラズマ領域において非常に重要である。多くの状況では、鋸歯状振動や周辺局在モードなどのシード事象を明確に特定できるが、不純物放射冷却によって駆動される抵抗性ティアリング不安定性によるNTMの潜在的なシード機構は、依然としてさらなる研究が必要である。最近のNIMRODシミュレーションにより、局所的な不純物放射冷却がシード島の成長を駆動し、その後のNTM不安定性の発生を引き起こし得ることが実証された。シード島は主に、有理面上での不純物放射冷却の結果として生じる摂動圧力勾配によって誘起される反磁性電流の局所的なヘリカル摂動によって駆動される。新古典粘性に対する発見的な閉包関係が採用され、シード島はさらに、拡張オームの法則における新古典電子粘性応力から誘起される摂動ブートストラップ電流によって駆動される。シミュレーションにおけるNTMの成長率は電子新古典粘性に比例することが見いだされ、シミュレーションにおける非線形新古典島成長を説明するために理論的な新古典駆動項が採用された。

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ImpurityTearing modeNeoclassical tearing mode

AIによる論文要約

不純物放射によるネオクラシカル剥離モードの成長
JAこの論文は、プラズマ物理、特にNTMの物理に興味のある核融合研究者や大学院生に役立つと考えられます。#NTM #プラズマ物理 #不純物放射 #ブートストラップ電流
LLM向け: {'Title': '不純物放射によるネオクラシカル剥離モードの成長', 'Author(s)': '不明', 'Research Objective': 'ト…

この論文は、トカマクプラズマの安定性と性能に大きな影響を及ぼすネオクラシカル剥離モード(NTM)の物理について研究しています。特に、不純物放射冷却によってNTMが引き起こされる可能性について述べています。シミュレーションでは、不純物放射冷却によって誘発される圧力勾配の変化が、ブートストラップ電流の変化を引き起こし、NTMの成長を促進することが示されています。

[Impurity radiation seeding of neoclassical tearing mode growth]
ENThis paper would be of interest to fusion researchers studying plasma stability, especially those working on understanding and mitigating the effects of NTMs in tokamaks.#FusionPlasmaStability #NTMs #ImpurityRadiation
LLM向け: {'Title': 'Impurity radiation seeding of neoclassical tearing mode growth', 'Aut…

This paper explores how impurity radiation can trigger the growth of neoclassical tearing modes (NTMs), which are a major concern for tokamak plasma stability and performance. The simulations show that local impurity radiation cooling can drive the initial seed island growth, leading to the onset of NTM instability. The growth is driven by the perturbed pressure gradient and neoclassical effects like the bootstrap current.

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