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Self-consistent simulation of torque generation by radial current due to fast particles

M. Honda, T. Takizuka, A. Fukuyama, M. Yoshida, T. Ozeki2009年被引用 19Nuclear FusionIF 3出版社

The generation of toroidal rotation due to the radial current torque induced by the charge separation is studied by using the one-dimensional multi-fluid transport code TASK/TX. Owing to the effect of the drift motion, the charge separation occurs as long as fast neutrals, typically from near-perpendicular NBI, are ionized. Coupling the TASK/TX code with the orbit-following Monte Carlo code (OFMC), we have shown that the toroidal rotation is driven due to the generation of the radial current jbulk flowing in the bulk plasma with the near-perpendicular NBI. The simulations have clarified that the NB on the equatorial plane drives the toroidal rotation most efficiently from the aspects of the collisional and jbulk × B torques. The jbulk × B torque becomes a major driver of the rotation in a high density plasma, replacing the collisional torque. In a steady state, the toroidal rotation driven by the jbulk × B torque is determined by the balance among the torque, the viscosity, the convection, the friction with neutrals and the loss of momentum due to charge exchange.

日本語訳

トロイダル回転が、電荷分離によって誘起される径方向電流トルクにより生じることを、一次元多流体輸送コードTASK/TXを用いて研究した。ドリフト運動の効果により、高速中性粒子(典型的には垂直NBI由来)が電離する限り、電荷分離が生じる。TASK/TXコードを軌道追跡モンテカルロコード(OFMC)と結合させることにより、垂直NBIを用いた場合、バルクプラズマ中を流れる径方向電流j_bulkの生成を通じてトロイダル回転が駆動されることを示した。シミュレーションにより、衝突トルクおよびj_bulk×Bトルクの観点から、赤道面上のNBがトロイダル回転を最も効率的に駆動することが明らかになった。高密度プラズマでは、j_bulk×Bトルクが衝突トルクに代わり、回転の主要な駆動源となる。定常状態において、j_bulk×Bトルクによって駆動されるトロイダル回転は、トルク、粘性、対流、中性粒子との摩擦、および電荷交換による運動量損失の間の釣り合いによって決定される。

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