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Stochastic effects on phase-space holes and clumps in kinetic systems near marginal stability

B.J.Q. Woods, V.N. Duarte, A.J. De-Gol, N.N. Gorelenkov, R.G.L. Vann2018年被引用 6Nuclear FusionIF 3出版社

The creation and subsequent evolution of marginally-unstable modes have been observed in a wide range of fusion devices. This behaviour has been successfully explained, for a single frequency shifting mode, in terms of phase-space structures known as a 'hole' and 'clump'. Here, we introduce stochasticity into a 1D kinetic model, affecting the formation and evolution of resonant modes in the system. We find that noise in the fast particle distribution or electric field leads to a shift in the asymptotic behaviour of a chirping resonant mode; this noise heuristically maps onto radial microturbulence via canonical toroidal momentum scattering, affecting hole and clump formation. While the mechanism allowing for the formation of the hole and clump is coherent, the lifetime of a hole and clump is shown to be highly sensitive to initial conditions, affecting the temporal profile of a single bursting event in mode amplitude.

日本語訳

準不安定モードの生成とその後の発展は、広範な核融合装置において観測されてきた。この挙動は、単一の周波数シフトモードに対しては、「ホール」および「クランプ」として知られる位相空間構造の観点から首尾よく説明されている。ここでは、1次元運動論モデルに確率性を導入し、それが系における共鳴モードの生成と発展に及ぼす影響を調べる。高速粒子分布または電場におけるノイズが、チャープする共鳴モードの漸近的挙動のシフトを引き起こすことが見出される。このノイズは、正準トロイダル運動量を介した径方向の微視的乱流へと発展的にマッピングされ、ホールおよびクランプの形成に影響を及ぼす。ホールおよびクランプの形成を可能にする機構はコヒーレントである一方、ホールおよびクランプの寿命は初期条件に対して極めて敏感であることが示され、モード振幅における単一バースト事象の時間的プロファイルに影響を及ぼす。

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