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High-n collisionless ballooning modes in axisymmetric toroidal plasmas

C.Z. Cheng1982年被引用 46Nuclear FusionIF 3出版社

A collisionless kinetic ballooning-mode equation, which includes the full ion finite-Larmor-radius (FLR), the magnetic-drift, and the trapped-electron effects, is derived and investigated for a large-aspect-ratio, circular-flux-surface equilibrium in the frequency regime, ωbi, ωti<ω<ωbe, ωte. The finite-Larmor-radius effects can reduce the growth rate, but do not stabilize the ballooning modes due to the destabilizing influence of the ion-magnetic-drift resonances. It is, in general, incorrect to simulate the FLR effects by employing the often used FLR-modified MHD model for (kθρi)2⪆0.1 and n⪆0.1, where kθρi is the ion FLR parameter and n = Ln/R measures the magnetic-drift frequency. The trapped electrons have a stabilizing effect due to the reduction of the destabilizing circulating-electron parallel-current perturbation. For a typical tokamak aspect ratio, the critical β can be improved by 40%.

日本語訳

無衝突運動論的バルーニングモード方程式は、完全なイオン有限ラーモア半径(FLR)効果、磁気ドリフト効果、および捕捉電子効果を含むものであり、大きなアスペクト比、円形磁気面平衡における周波数領域ωbi、ωti<ω<ωbe、ωteに対して導出され、調査される。有限ラーモア半径効果は成長率を低減させることができるが、イオン磁気ドリフト共鳴の不安定化効果により、バルーニングモードを安定化させることはできない。(kθρi)2⪆0.1およびn⪆0.1の場合、ここでkθρiはイオンFLRパラメータ、n = Ln/Rは磁気ドリフト周波数を表すが、一般的に使用されるFLR修正MHDモデルを用いてFLR効果をシミュレートすることは不正確である。捕捉電子は、不安定化する循環電子の平行電流摂動を低減させることにより、安定化効果を持つ。典型的なトカマクのアスペクト比に対して、臨界βは40%改善され得る。

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Ballooning mode
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