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Synergy of coupled kink and tearing modes in fast ion transport

J Yang, M Podestà, E D Fredrickson2021年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

One aspect of the interaction between fast ions and magnetohydrodynamic (MHD) instabilities is the fast ion transport. Coupled kink and tearing MHD instabilities have also been reported to cause fast ion transport. Recently, the 'kick' model has been developed to compute the evolution of the fast ion distribution from neutral beam injection using instabilities as phase-space resonance sources. The goal of this paper is to utilize the kick model to understand the physics of fast ion transport caused by the coupled kink and tearing modes. Soft x-ray diagnostics are used to identify the mode parameters in the National Spherical Torus Experiment. The comparison of neutron rates measured and computed from time-dependent TRANSP simulation with the kick model shows that the coupling of kink and tearing mode is important in determination of the fast ion transport. The numerical scan of the mode parameters shows that the relative phase of the kink and tearing modes and the overlapping of kink and tearing mode resonances in the phase space can affect the fast ion transport, suggesting that the synergy of the coupled modes may be causing the fast ion transport.

日本語訳

高速イオンと磁気流体力学(MHD)不安定性との相互作用の一側面として、高速イオン輸送がある。結合したキンクモードおよびテアリングモードのMHD不安定性が高速イオン輸送を引き起こすことも報告されている。近年、キックモデルが開発され、中性粒子ビーム入射による高速イオン分布の時間発展を、位相空間共鳴源としての不安定性を用いて計算することが可能となった。本論文の目的は、キックモデルを活用し、結合したキンクモードおよびテアリングモードによって引き起こされる高速イオン輸送の物理を理解することである。国立球状トーラス実験(NSTX)において、軟X線計測を用いてモードパラメータを同定する。時間依存のTRANSPシミュレーションから得られた中性子計測値とキックモデルによる計算値との比較により、キンクモードとテアリングモードの結合が高速イオン輸送の決定において重要であることが示される。モードパラメータに関する数値スキャンにより、キンクモードとテアリングモードの相対位相および位相空間における両モード共鳴の重なりが高速イオン輸送に影響を及ぼすことが示され、結合モードの相乗効果が高速イオン輸送の原因となっている可能性が示唆される。

装置

nstx-u低精度(概要文一致)

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Fusion Advanced Studies TorusEnergetic ionTearing modeIon transport
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