This paper details the theory of edge shear layer collapse as the density approaches the Greenwald density limit. It significantly extends earlier work, which was restricted in applicability. The zonal shear flow screening length is calculated for banana, plateau and Pfirsch–Schluter regimes. Poloidal field scaling persists in the plateau regime. Neoclassical screening and drift wave–zonal flow dynamics are combined in a theory, which is then reduced to a predator–prey model. Zonal noise, due to incoherent mode coupling, is retained. The threshold condition for edge shear layer collapse is computed, and linked to a critical value of the dimensionless parameter . Here is the ion sound radius, is the zonal flow screening length and is the equilibrium density scale length. The limiting initial edge density for shear layer collapse is derived and shown to scale favorably with the plasma current. The results are discussed in light of the density limit and Ohmic phenomenology.
本論文は、密度がグリーンワルド密度に近づくにつれて生じるエッジシア層崩壊の理論について詳述する。これは、適用範囲が限られていた先行研究を大幅に拡張するものである。ゾーナルシア流の遮蔽長は、バナナ領域、プラトー領域、およびピルシュ・シュリューター領域について計算される。ポロイダル磁場スケーリングはプラトー領域において持続する。新古典的遮蔽とドリフト波–ゾーナル流動力学は一つの理論に統合され、その後、捕食者–被捕食者モデルに帰着される。非干渉性モード結合によるゾーナルノイズは保持される。エッジシア層崩壊の閾値条件が計算され、無次元パラメータの臨界値と関連付けられる。ここで、はイオン音響半径、はゾーナル流の遮蔽長、は平衡密度勾配長である。シア層崩壊に対する初期エッジ密度の限界が導出され、プラズマ電流に対して好ましくスケーリングすることが示される。結果は、密度限界およびオーミック現象論の観点から考察される。