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Solution of drift kinetic equation in stellarators and tokamaks with broken symmetry using the code NEO-2

W Kernbichler, S V Kasilov, G Kapper, A F Martitsch, V V Nemov, C Albert, M F Heyn2016年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

NEO-2 is a linearized drift kinetic equation solver for three-dimensional toroidal magnetic fields. It has been designed in order to treat effectively—besides all other regimes—the long mean free path regime, avoiding any simplifications on device geometry or on the Coulomb collision model. The code is based on the field line integration technique combined with a multiple domain decomposition approach, which allows for introduction of an adaptive grid in velocity space. This makes NEO-2 capable of effectively resolving all boundary layers between various classes of trapped particles and passing particles, and also allows for straightforward code parallelization. In stellarators, NEO-2 is used mainly for computations of neoclassical transport coefficients in regimes with slow plasma rotation and for the evaluation of the generalized Spitzer function, which plays the role of a current drive efficiency. In tokamaks with small ideal non-axisymmetric magnetic field perturbations, NEO-2 is used for evaluation of the toroidal torque resulting from these perturbations (neoclassical toroidal viscosity). The limitation to slow plasma rotation pertinent to usage in stellarators has been removed in this case with the help of a quasilinear approach, which is valid due to the smallness of the perturbation field.

日本語訳

NEO-2は、三次元トロイダル磁場に対する線形化ドリフト運動論方程式ソルバーである。これは、他のすべての領域に加えて、長平均自由行程領域を効果的に扱うために設計されており、装置形状やクーロン衝突モデルに関するいかなる簡略化も回避している。このコードは、複数領域分割アプローチと組み合わせた磁力線積分手法に基づいており、速度空間における適応グリッドの導入を可能にしている。これにより、NEO-2は、様々なクラスの捕捉粒子と通過粒子の間のすべての境界層を効果的に分解することができ、また、コードの並列化を容易に実現できる。ヘリカル装置(ステラレータ)において、NEO-2は主に、低速回転プラズマにおける新古典輸送係数の計算と、電流駆動効率の役割を果たす一般化スピッツァー関数の評価に使用される。トカマクにおいて、小さな非軸対称磁場摂動が存在する場合、NEO-2は、これらの摂動に起因するトロイダルトルク(新古典トロイダル粘性)の評価に使用される。ヘリカル装置での使用に関連する低速回転プラズマへの制約は、この場合、摂動磁場の小ささにより妥当となる準線形アプローチを用いることで解除されている。

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Stellarator
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