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Structure and damping of toroidal drift waves (and their implications for anomalous transport)

J B Taylor, J Connor, H R Wilson1993年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The conventional theory of high-n toroidal drift waves, based on the ballooning representation, indicates that shear-damping is generally reduced in a torus compared to its plane-slab value. It therefore describes the most unstable class of toroidal drift waves. However, modes of this type occur only if the diamagnetic frequency omega *(r) has a maximum in r, and they affect only a small fraction, O(1/n1/2), of the plasma radius around this maximum. Consequently they may produce little anomalous transport. Within the ballooning description, there is another class of toroidal drift waves with very different properties to the conventional ones. The new modes have greater shear-damping (closer to that in a plane-slab) than the conventional ones and so have a higher instability threshold. However, they occur for any plasma profile and at all radii, and they have larger radial extent. Consequently they may produce much greater anomalous transport than the possibly benign conventional modes. This suggests a picture of anomalous transport in which the plasma profile is determined by marginal stability, but marginal to the new class of modes not to the conventional ones.

日本語訳

従来の高次トロイダルドリフト波理論は、バルーニング表現に基づくものであり、シアー減衰は平面スラブの場合と比較して一般にトーラス内で減少することを示している。したがって、この理論はトロイダルドリフト波の最も不安定なモードを記述するものである。しかしながら、この種のモードは、反磁性周波数ω*(r)がrにおいて極大値を持つ場合にのみ発生し、この極大値の周囲のプラズマ半径のごく一部(O(1/n^(1/2)))にのみ影響を及ぼす。その結果、これらはわずかな異常輸送しか生み出さない可能性がある。バルーニング記述の枠組み内には、従来のモードとは非常に異なる特性を持つ別のクラスのトロイダルドリフト波が存在する。新しいモードは従来のモードよりも大きなシアー減衰(平面スラブの場合に近い)を有するため、より高い不安定性閾値を持つ。しかしながら、これらは任意のプラズマ分布に対して、また全ての半径において発生し、より大きな径方向広がりを持つ。その結果、これらはおそらく無害な従来のモードよりもはるかに大きな異常輸送を生み出す可能性がある。このことは、プラズマ分布が限界安定性によって決定されるが、その限界は従来のモードではなく新しいクラスのモードに対するものであるという異常輸送の描像を示唆している。

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Drift wavesAnomalous transport
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