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A phenomenological interpretation of transport limits and slow-time evolution in Tokamaks

F A Haas, A Thyagaraja1986年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

A phenomenological model of Tokamaks is constructed. The model assumes the toroidal resistivity of the plasma to be Spitzer-like and the poloidal resistivity to be anomalous. The electron perpendicular thermal diffusivity is assumed to have an anomalous value typical of ohmic and beam heated experiments. The complete set of conservation equations including pressure balance and poloidal-Ohm's law are used together with experimentally relevant sources and boundary conditions. In ohmic conditions it is shown that the particle diffusivity Dperpendicular to , the electron thermal diffusivity chi perpendicular to e, and the magnetic diffusivity c2 eta tor are of comparable order. Under these conditions the plasma density is found to scale with plasma current like (n varies as Ip65/). The poloidal-beta is found to be limited. Scalings are also derived in the presence of beam-heating for two different laws of increase of chi perpendicular to e with beta pol. These indicate that the density-current scaling is relatively insensitive to the beam power and degradation of confinement. The model also interprets some of the evolutionary characteristics such as density-clamp in DITE and L-H transition in ASDEX.

日本語訳

トカマクの現象論的モデルを構築する。このモデルは、プラズマのトロイダル方向の抵抗率がスピッツァー型であり、ポロイダル方向の抵抗率が異常であると仮定する。電子の垂直方向熱拡散係数は、オーミック加熱およびビーム加熱実験に典型的な異常値を有すると仮定する。圧力平衡とポロイダル・オームの法則を含む完全な保存方程式群を、実験的に関連する源項および境界条件とともに用いる。オーミック条件下では、粒子拡散係数D⊥、電子熱拡散係数χ⊥e、および磁気拡散係数c²η_torが同程度のオーダーであることが示される。これらの条件下では、プラズマ密度はプラズマ電流とともにスケールすることが見出される(n ∝ Ip^(6/5))。ポロイダルベータは有限値に制限されることが見出される。ビーム加熱の存在下では、χ⊥eのβ_polに対する2つの異なる増加則についてスケーリング則も導出される。これらは、密度-電流スケーリングがビーム出力および閉じ込めの劣化に対して比較的鈍感であることを示す。このモデルはまた、DITEにおける密度クランプやASDEXにおけるL-H遷移などのいくつかの時間発展特性を解釈する。

装置

asdex-upgrade中精度(概要文一致)
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