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Trapped particle precession in advanced tokamaks

C M Roach, J W Connor, S Janjua1995年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Plasma equilibrium parameters affect the precessional drift velocities of trapped particles, which can significantly influence plasma stability (e.g. collisionless trapped electron driftwaves and fishbones). The calculation outlined here computes the bounce-averaged drift velocities of trapped particles for toroidally symmetric plasmas of arbitrary aspect ratio with elliptical and triangular shaping of the poloidal plasma cross section. Local equilibrium parameters are specified to describe the geometry and magnetic field structure on a given up down symmetric flux surface. Making use of an expansion in the neighbourhood of the flux surface the precessional drift velocities of trapped particles can be calculated. The calculation is then applied to flux surfaces with the properties characteristic of JET and also of the START experiment, where it has been postulated that favourable trapped particle drift effects may be responsible for improved confinement. Our calculation fails to confirm this idea, and indeed suggests that the drive for instability from toroidal drifts at START is similar to that in JET. The picture is complex with the competing effects of aspect ratio, plasma shaping, shear and pressure gradients. Desirable features needed in the equilibria (e.g. high pressure gradients and low shear) are discussed. Drifts are also calculated in extreme equilibria where mod B mod does not decrease monotonically around the flux surface to a minimum on the outboard mid-plane.

日本語訳

プラズマ平衡パラメータは捕捉粒子の歳差運動ドリフト速度に影響を及ぼし、これはプラズマ安定性(例えば、無衝突捕捉電子ドリフト波やフィッシュボーン不安定性)に大きく影響し得る。ここで概説する計算は、任意のアスペクト比と、ポロイダル断面の楕円形および三角形変形を有するトロイダル対称プラズマについて、捕捉粒子のバウンス平均化されたドリフト速度を計算するものである。局所平衡パラメータは、上下対称な磁気面における幾何形状と磁場構造を記述するために指定される。磁気面近傍での展開を用いることにより、捕捉粒子の歳差運動ドリフト速度を計算することができる。この計算は、JETおよびSTART実験に特徴的な特性を有する磁気面に対して適用される。START実験では、捕捉粒子の好ましいドリフト効果が閉じ込めの改善に関与している可能性があると仮定されている。我々の計算はこの考えを裏付けるものではなく、むしろSTARTにおけるトロイダルドリフトによる不安定性の駆動はJETと類似していることを示唆している。この状況は、アスペクト比、プラズマ形状、シア、および圧力勾配の競合する効果によって複雑である。平衡に必要な好ましい特性(例えば、高圧力勾配と低シア)について議論する。また、磁気面の周りで磁場強度 mod B が単調に減少せず、外側中平面で最小値を取らない極端な平衡状態におけるドリフトも計算される。

装置

jet中精度(概要文一致)

wiki

Advanced tokamak
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