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Stability of EBT in guiding-centre fluid theory

R.L. Miller1981年被引用 1Nuclear FusionIF 3出版社

The stability of the hot-electron annulus in the ELMO Bumpy Torus (EBT) is not yet completely understood despite considerable attention. Most stability studies have dealt with localized analysis of simplified models in which the actual magnetic configuration is replaced by a straight-line slab with a gravity to emulate the effects of curvature and gradients n i the actual magnetic field. Here, a more realistic geometry, a 'bumpy' cylinder with a 2:1 magnetic mirror ratio, is considered and the response of the hot-electron rings to various non-local perturbations, specifying only the mode number in the ignorable co-ordinate, is examined. Guiding-centre theory (with p⊥ > p||) is used and the second variation in the plasma energy (δW) using a finite-element representation to identify the least stable mode for the plasma is studied. All the equilibria that are examined are found to be unstable for all poloidal mode numbers m ⩾1, with growth rates increasing with increasing ring beta, plasma beta, and poloidal mode number. It is concluded that two-fluid and/or kinetic effects are required to explain the observed global stability of EBT-I.

日本語訳

ELMOバンピートーラス(EBT)における高温電子環状領域の安定性は、かなりの注目を集めているにもかかわらず、いまだ完全には理解されていない。ほとんどの安定性研究は、実際の磁場配位を、曲率と勾配の効果を模擬するために重力を伴う直線状スラブで置き換えた簡略化モデルの局所解析を扱ってきた。本論文では、より現実的な幾何形状である、磁気ミラー比2:1の「バンピー」円筒を考慮し、無視座標におけるモード数のみを指定した種々の非局所摂動に対する高温電子環状領域の応答を調べる。案内中心理論(p⊥ ≫ p∥)を用い、有限要素表現によるプラズマエネルギーの第二変分(δW)を計算して、最も不安定なモードを特定する。調べたすべての平衡配位は、すべてのポロイダルモード数m ≧ 1に対して不安定であることが判明し、成長率はリングベータ、プラズマベータ、およびポロイダルモード数の増加とともに増大する。EBT-Iで観測された全体的安定性を説明するには、二流体効果および/または運動論的効果が必要であると結論づけられる。

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