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Electron heat diffusivity in radially-bounded ergodic region of toroidal plasma

Ryutaro Kanno, Masanori Nunami, Shinsuke Satake, Seikichi Matsuoka, Hisanori Takamaru2018年Nuclear FusionIF 3出版社

Drift-kinetic simulations are performed to investigate effect of ergodic field lines caused by resonant magnetic perturbations (RMPs) on radial heat diffusivity of electrons in the edge region of toroidal plasma of collisionality . The following is assumed in the simulations. The ergodic region is bounded radially on both sides by closed magnetic surfaces. The pressure gradient remains nonzero in the ergodic region because of an incomplete flattening of the pressure profile, and the characteristic scale length of the pressure gradient is of larger order than the overlapping width of the neighbouring magnetic islands. It is found in the quasi-steady state of that the electron heat diffusivity is of smaller order than the theoretical estimate derived by the Rechester–Rosenbluth model (Rechester and Rosenbluth 1978 Phys. Rev. Lett. 40 38). The radial heat conduction is dominated not only by parallel motions along the ergodic field lines, but also by trapped particle motions generated by the RMP field. The contribution of the trapped particles reduces the radial heat conduction enhanced by the parallel motions.

日本語訳

ドリフト運動論シミュレーションは、衝突度のトロイダルプラズマの周辺領域における電子の径方向熱拡散係数に対する、共鳴磁場摂動(RMPs)によって引き起こされるエルゴード磁力線の効果を調べるために実行される。シミュレーションでは以下が仮定される。エルゴード領域は、径方向の両側で閉磁気面によって境界されている。圧力勾配は、圧力分布の不完全な平坦化のため、エルゴード領域において非ゼロのままである。また、圧力勾配の特性スケール長は、隣接する磁気島の重なり幅よりも大きいオーダーである。 の準定常状態において、電子熱拡散係数が、Rechester–Rosenbluthモデル(Rechester and Rosenbluth 1978 Phys. Rev. Lett. 40 38)によって導出された理論推定値よりも小さいオーダーであることが見出される。径方向熱伝導は、エルゴード磁力線に沿った平行運動だけでなく、RMP場によって生成された捕捉粒子運動によっても支配される。捕捉粒子の寄与は、平行運動によって強化された径方向熱伝導を低減する。

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