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Resonant field amplification as a mechanism for seed island formation

V.D. Pustovitov2005年被引用 11Nuclear FusionIF 3出版社

The evolution of neoclassical tearing modes (NTMs) is usually described by the generalized Rutherford equation allowing the mode growth from a finite level, which is referred to as a seed island. It is generally accepted that the seed island is induced by some MHD event, but sometimes the NTMs start without visible triggers. Here we discuss a possible role of the error fields in producing the seeds. The analysis is based on the Maxwell equations and Ohm's law for magnetic perturbations outside the plasma, which are considered in a cylindrical approximation. The plasma enters the problem via boundary conditions. In the model, its contribution is described by the decay/growth rate and the toroidal rotation frequency of the perturbation. The model also assumes a resonant harmonic in the spectrum of the error field. It is shown that the resonant field amplification near the stability boundary of the mode may be a mechanism resulting in the 'spontaneous' formation of the seed island. This applies to modes non-rotating or slowly rotating at the onset. In contrast to NTM seeding due to sawteeth, fishbones or edge localized modes, the considered mechanism needs a longer time. However, all the estimates give realistic values consistent with typical experimental conditions.

日本語訳

新古典ティアリングモード(NTM)の進化は通常、一般化ラザフォード方程式によって記述され、モードが有限レベルから成長することを許容する。この有限レベルはシードアイランドと呼ばれる。シードアイランドは何らかのMHDイベントによって誘起されると一般に考えられているが、時としてNTMは可視的なトリガーなしに開始することがある。本論文では、シードの生成における誤差磁場の可能な役割について議論する。解析は、プラズマ外部の磁気摂動に対するマクスウェル方程式とオームの法則に基づいており、これらは円柱近似で考察される。プラズマは境界条件を通じて問題に関与する。本モデルでは、その寄与は摂動の減衰・成長率とトロイダル回転周波数によって記述される。また、本モデルは誤差磁場のスペクトル中の共鳴高調波を仮定する。モードの安定性境界付近での共鳴磁場増幅が、シードアイランドの「自発的」形成をもたらすメカニズムとなり得ることが示される。これは、開始時に非回転または低速回転のモードに適用される。鋸歯状振動、フィッシュボーン、または周辺局在モードによるNTMシーディングとは対照的に、考察されるメカニズムはより長い時間を必要とする。しかしながら、すべての推定値は典型的な実験条件と整合する現実的な値を与える。

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