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Thermal effects on tearing mode saturation

J S Kim, M S Chu, J M Greene1988年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The effect of geometry on tearing modes, saturated states of tearing modes, and the thermal effect on tearing modes are presented. The configuration of current and magnetic fields are quite different in slabs and in Tokamaks. However, for any magnetic island regardless of geometry and heating conditions, at island saturation the product of resistivity and current is the same at magnetic O and X lines. The temperature perturbation effect on the nonlinear development of tearing modes is investigated. Thermal conduction along the field lines is much faster than that in the perpendicular direction, and thus the temperature profile follows the island structure. Utilizing Spitzer's conductivity relation, the temperature perturbation is modelled as helical components of resistivity. For a usual tearing mode unstable Tokamak, where shear is positive, the islands continue to grow to a larger size when the islands are cooled. When they are heated, the island sizes are reduced. The temperature perturbation can induce islands even for equilibria stable with respect to tearing modes. Again, the islands appear when cooling takes place. The equilibria with the cooled islands show enhanced field line stochasticity, thus enhanced heat transport. Therefore, thermal instability can be directly related to pressure disruptions.

日本語訳

幾何学がテアリングモードに及ぼす影響、テアリングモードの飽和状態、およびテアリングモードへの熱的影響が提示される。電流と磁場の配位は、スラブとトカマクではかなり異なる。しかしながら、幾何学や加熱条件に関係なく、どの磁気アイランドについても、アイランド飽和時には、抵抗率と電流の積は磁気O点とX点で同じである。テアリングモードの非線形発展に対する温度摂動の影響が調査される。磁力線に沿った熱伝導は垂直方向のそれよりもはるかに速く、そのため温度分布はアイランド構造に従う。スピッツァーの伝導度関係を用いて、温度摂動は抵抗率のヘリカル成分としてモデル化される。通常のテアリングモード不安定なトカマクでは、シアが正である場合、アイランドが冷却されると、アイランドはより大きなサイズへ成長し続ける。加熱されると、アイランドのサイズは減少する。温度摂動は、テアリングモードに対して安定な平衡状態であっても、アイランドを誘起することができる。再び、冷却が起こるとアイランドが現れる。冷却されたアイランドを持つ平衡状態は、磁力線のストカスティシティが増強され、それゆえ熱輸送が増強される。したがって、熱的不安定性は圧力ディスラプションに直接関連し得る。

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Tearing mode
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