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Experimental beta limit in an average minimum-B tandem mirror

A.W. Molvik, T.A. Casper, A.H. Futch1990年被引用 14Nuclear FusionIF 3出版社

High density (non-thermal-barrier) operation in the Tandem Mirror Experiment Upgrade (TMX-U) is found to be restricted by a stability limit. This limit is observed in the ratio of the neutral beam sustained central cell beta βc to the hot ion beta βih in the minimum-B anchor cells at both ends of the central cell, qualitatively consistent with a flute interchange stability limit. The ratio is βc/βih = 5, over the range of 0.03 ≤ βc ≤ 0.22, with no apparent reduction due to ballooning at high βc. This is a factor of six below the standard magnetohydrodynamic (MHD) m = 1 stability theory prediction of βc/βih = 33 at βc ≤ 0.1, where ballooning corrections to flute modes are small. The discrepancy could be due to approximations in the theory; however, experimental data indicate that the stability limit is due to drift wave turbulence or to large-m MHD flute or ballooning modes. The experimental beta limit is nearly independent of the hot electron beta in the anchor cells, which is compatible with theoretical predictions that the hot electron beta will decouple from MHD activity.

日本語訳

高密度(非熱障壁)運転におけるタンデムミラー実験アップグレード(TMX-U)の安定性は、安定限界によって制限されることが見出された。この限界は、中央セルの両端にある最小Bアンカーセル内の高温イオンベータβihに対する、中性粒子ビーム維持中央セルのベータβcの比において観測され、フルート不安定性の安定限界と定性的に一致する。その比はβc/βih = 5であり、0.03 ≤ βc ≤ 0.22の範囲で、高βcにおけるバルーニングによる明確な低減は見られない。これは、βc ≤ 0.1においてフルートモードへのバルーニング補正が小さい場合の、標準的な磁気流体力学(MHD)m = 1安定性理論の予測値βc/βih = 33よりも6倍低い値である。この不一致は理論の近似によるものと考えられるが、実験データは安定限界がドリフト波乱流または大規模MHDフルートモードもしくはバルーニングモードによるものであることを示している。実験的なベータ限界はアンカーセル内の高温電子ベータにほぼ依存せず、これは高温電子ベータがMHD活動から切り離されるという理論的予測と整合する。

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Tandem mirror
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