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Dynamics of high-β tokamaks with anisotropic pressure

P.J. Fielding, F.A. Haas1979年被引用 11Nuclear FusionIF 3出版社

On the basis of a high-β, long-wavelength ordering, the Chew-Goldberger-Low (CGL) equations are used to discuss the dynamics and linear stability of a general anisotropic, plasma-vacuum tokamak. The multiple time-scale method is used to derive a reduced set of non-linear MHD equations. To lowest order, the perpendicular component of pressure, p⊥ ( is not necessarily constant on the flux surfaces, ψ. A simple example of such an equilibrium is given; a heuristic treatment of the Fokker-Planck equation shows that equilibria of this type can only be established by near-perpendicular injection. For practical distribution functions representative of a beam-injected plasma, comparison with the Andreoletti energy principle shows that the CGL principle never overestimates stability. For = (1/2)' (p|| + p⊥ constant on flux surfaces, the MHD linear stability of an anisotropic tokamak to long-wavelength modes is identical (within the ordering) with that for the equivalent scalar-pressure tokamak. A similar result has recently been obtained in the limit of short-wavelengths for fixed-boundary modes (ballooning).

日本語訳

高β・長波長オーダリングに基づき、Chew-Goldberger-Low (CGL) 方程式を用いて、一般的な異方性プラズマ・真空トカマクの力学と線形安定性を議論する。多重時間スケール法を用いて、簡約化された非線形MHD方程式系を導出する。最低次では、圧力の垂直成分 p⊥ はフラックス面 ψ 上で必ずしも一定ではない。そのような平衡の簡単な例を示す。フォッカー・プランク方程式のヒューリスティックな取り扱いにより、この種の平衡はほぼ垂直入射によってのみ確立され得ることが示される。ビーム入射プラズマを代表する実際的な分布関数に対して、Andreoletti エネルギー原理との比較により、CGL 原理が安定性を過大評価することは決してないことが示される。フラックス面上で一定の = (1/2)' (p|| + p⊥ に対して、長波長モードに対する異方性トカマクのMHD線形安定性は、等価なスカラー圧力トカマクのそれと(オーダリング内で)同一である。同様の結果が、最近、固定境界モード(バルーニング)に対する短波長極限で得られている。

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