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Neoclassical transport analysis for a class of high- beta tokamak equilibria

H Rieser, H Werthmann, S Kuhn1995年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Balescu's neoclassical transport theory is extended to the case of non-circular flux-surface geometries. Modified classical and neoclassical transport equations, governing particle and heat fluxes in the short- and long-mean-free-path regimes, are derived. These equations are shown to coincide to leading order with the corresponding equations given by Hirshman and Sigmar. They are then applied to an ideal MHD equilibrium, suitable as a simplified but analytically tractable model of a high- beta tokamak. Numerical results for the radial profiles of the global (i.e. flux-surface integrated) particle and heat fluxes in the classical, Pfirsch-Schluter and banana regimes are presented for geometry and plasma parameters realized in some tokamaks, like the divertor and injection tokamak experiment (DITE). This spatial representation provides direct insight into the overall collisional transport behaviour of a given equilibrium, whereas the anomalous transport problem is not addressed here. Our results demonstrate that for a given pressure profile the global neoclassical fluxes may depend very sensitively on the temperature profiles and that, in particular, the global classical and neoclassical ion heat fluxes exhibit a characteristic non-monotonic behaviour.

日本語訳

バレスクの新古典輸送理論は、非円形磁気面形状の場合へ拡張される。短平均自由行程および長平均自由行程領域における粒子束と熱束を支配する、修正された古典輸送方程式および新古典輸送方程式が導出される。これらの方程式は、主要次数においてハーシュマンとシグマールによって与えられた対応する方程式と一致することが示される。次に、これらは高ベータトカマクの簡略化されたが解析的に扱いやすいモデルである理想MHD平衡に適用される。ダイバータおよび注入実験トカマク(DITE)のような一部のトカマクで実現される幾何学的形状およびプラズマパラメータに対する、古典的、プファーシュ・シュリューター、およびバナナ領域における大域的(すなわち磁気面積分された)粒子束と熱束の動径分布の数値結果が提示される。この空間的表現は、与えられた平衡の全体的な衝突輸送挙動への直接的な洞察を提供するが、異常輸送問題はここでは扱われない。我々の結果は、与えられた圧力分布に対して、大域的新古典束が温度分布に非常に敏感に依存し得ること、そして特に、大域的古典的および新古典イオン熱束が特徴的な非単調挙動を示すことを実証している。

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Neoclassical transportTokamak equilibria
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