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Alpha particle-driven toroidal rotation in burning plasmas

M. Honda, T. Takizuka, K. Tobita, G. Matsunaga, A. Fukuyama2011年被引用 17Nuclear FusionIF 3出版社

The mechanism of a torque intrinsically produced by alpha particles and the subsequent possibility to create significant toroidal rotation and shear are numerically investigated. In steady-state DEMO plasmas, regardless of the magnetic configuration, the orbit-following Monte Carlo code OFMC predicts that co-directed collisional torque and a counter-directed torque always emerge due to the gradient of the source profile of alpha particles and both of them virtually cancel each other out, as analytically predicted earlier. The magnitude of each torque is enhanced in the reversed shear configuration compared with the normal shear configuration, provided that the source gradient is finite and similar in both cases. The resultant rotation velocity estimated by the TASK/TX transport code is far below the threshold to stabilize resistive wall modes (RWMs) through intrinsic alpha-driven torque alone. It is estimated that a neutral beam injection at a moderate power level may be capable of producing toroidal rotation sufficient to stabilize RWMs.

日本語訳

アルファ粒子によって本質的に生成されるトルクのメカニズムと、その後の顕著なトロイダル回転およびシアを生成する可能性について、数値的に調査する。定常状態のDEMOプラズマにおいて、磁気配位に関係なく、軌道追跡モンテカルロコードOFMCは、アルファ粒子のソースプロファイルの勾配に起因して、同方向の衝突トルクと逆方向のトルクが常に発生し、両者が実質的に互いに打ち消し合うことを予測する。これは、以前に解析的に予測された通りである。各トルクの大きさは、ソース勾配が両方のケースで有限かつ類似している場合、通常のシア配位と比較して、逆シア配位において増強される。TASK/TX輸送コードによって推定される結果としての回転速度は、固有のアルファ粒子駆動トルクのみによる抵抗壁モード(RWM)を安定化するための閾値をはるかに下回る。中程度の出力レベルの中性粒子ビーム入射が、RWMを安定化するのに十分なトロイダル回転を生成できる可能性があると推定される。

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Toroidal rotationBurning plasmaAlpha particle
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