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Numerical studies of confinement scaling in the conventional reversed field pinch

J. Scheffel, D.D. Schnack2000年被引用 24Nuclear FusionIF 3出版社

Scaling laws for reversed field pinch (RFP) confinement parameters versus plasma current and density are found from computer simulations. The RFP dynamics at high Lundquist numbers approaching 106 is studied using a high resolution, 3-D, resistive MHD numerical code. Optimum plasma conditions are attained by assuming that the transport coefficients are classical, and by ignoring radiation losses and resistive wall effects. Anomalous global transport results from classical parallel heat conduction along stochastic field lines in the plasma core. The pinch parameter is Θ = 1.8 and the aspect ratio is R/a = 1.25. Poloidal beta is found to scale as βθ ∝ (I/N)-0.40I-0.40 and energy confinement time as τE ∝ (I/N)0.34I0.34. On-axis temperature scales as T(0) ∝ (I/N)0.56I0.56. Experimental results from T2, RFX and MST agree well with the above numerical results and also with the obtained magnetic fluctuation scaling ∝ S-0.14, where S is the Lundquist number. Thus stochastic core field lines appear to persist also at higher, reactor relevant currents and temperatures in the conventional RFP, indicating the need to further pursue confinement enhancement techniques.

日本語訳

逆転磁場ピンチ(RFP)の閉じ込めパラメータのプラズマ電流および密度に対するスケーリング則が、コンピュータシミュレーションから見出された。106に近づく高Lundquist数におけるRFPダイナミクスが、高分解能3次元抵抗性MHD数値コードを用いて研究された。最適なプラズマ条件は、輸送係数が古典的であると仮定し、放射損失と抵抗性壁効果を無視することによって達成される。異常な全体輸送は、プラズマコア内の確率的磁力線に沿った古典的な平行熱伝導に起因する。ピンチパラメータはΘ = 1.8、アスペクト比はR/a = 1.25である。ポロイダルベータはβθ ∝ (I/N)-0.40I-0.40、エネルギー閉じ込め時間はτE ∝ (I/N)0.34I0.34とスケーリングすることが見出された。軸上温度はT(0) ∝ (I/N)0.56I0.56とスケーリングする。T2、RFX、MSTからの実験結果は、上記の数値結果および得られた磁気揺動スケーリング ∝ S-0.14(ここでSはLundquist数)とよく一致する。したがって、従来型RFPにおいて、確率的コア磁力線は、より高い、核融合炉に関連する電流および温度でも持続するように見え、閉じ込め向上技術をさらに追求する必要性を示している。

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Reversed field pinch
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