Вплив зсуву магнітного поля на дрейфову нестійкість E × B у плазмі
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe68.7.448Ключові слова:
магнiтний зсув, дрейфова нестiйкiсть, частота зiткнень, градiєнт густиниАнотація
Дослiджено вплив магнiтного зсуву на хвилi iонного дрейфу в плазмi iз градiєнтом густини i геометрiєю плоскої пластини. Отримано диференцiйне рiвняння для опису структури моди вздовж градiєнта густини. Магнiтний зсув локалiзує моду поблизу поверхнi, яка є нормальною до магнiтного поля. Магнiтний зсув стабiлiзує моди з великими довжинами хвиль (kρi < 1), але дестабiлiзує моди при наближеннi до короткохвильової областi, де градiєнт густини дестабiлiзуючим чином впливає на моду, що залежить вiд магнiтного зсуву i визначає резистивний дрейф. Однак ефект вiд частоти зiткнень є несуттєвим. Сумiсна дiя магнiтного зсуву i потокiв E×B посилює конфайнмент у вузькiй радiальнiй областi з внутрiшнiм бар’єром для транспорту, де досягається стабiльнiсть.
Посилання
N.A. Krall, A. Simon, W.B. Thomson. Advances in Plasma Physics (New York, 1968).
C.I. Weng, C.S. Ma. Linear theory of the E × B instability. Chinese J. Phys. 13 (1), 44 (1975).
H. Romero, G. Ganguli, Y.C. Lee, P.J. Palmadesso. Electron-ion hybrid instabilities driven by velocity shear in a magnetized plasma. Phys. Fluids B: Plasma Phys. 4 (7), 1708 (1992).
https://doi.org/10.1063/1.860028
R.J. Groebner, K.H. Burrell, R.P. Seraydarian. Role of edge electric field and poloidal rotation in the L-H transition. Phys. Rev. Lett. 64 (25), 3015 (1990).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.64.3015
G. Ganguli, Y.C. Lee, P.J. Palmadesso. Kinetic theory for electrostatic waves due to transverse velocity shears. The Physics of Fluids 31 (4), 823 (1988).
https://doi.org/10.1063/1.866818
S. Sen, M.G. Rusbridge, R.J. Hastie. Collisionless drift waves in the H mode edge (plasma). Nuclear Fusion 34 (1), 87 (1994).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/34/1/I06
C.R. De Vore. Current-driven resistive drift instabilities in sheared magnetic fields. Nuclear Fusion 21 (1), 105 (1981).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/21/1/011
L. Chen, P.N. Guzdar, J.Y. Hsu, P.K. Kaw, C. Oberman, R. White. Theory of dissipative drift instabilities in sheared magnetic fields. Nuclear Fusion 19 (3), 373 (1979).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/19/3/009
W. Horton. Drift waves and transport. Rev. Mode. Phys. 71 (3), 735 (1999).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.71.735
J.D. Huba, S.L. Ossakow, P. Satyanarayana, P.N. Guzdar. Linear theory of the E × B instability with an inhomogeneous electric field. JGR: Space Physics 88 (A1), 425 (1983).
https://doi.org/10.1029/JA088iA01p00425
M.A. Pedrosa et al. Sheared flows and turbulence in fusion plasmas. Plasma Phys. Controll. Fusion 49 (12B), B303 (2007).
https://doi.org/10.1088/0741-3335/49/12B/S28
V. Rozhansky, E. Kaveeva, S. Voskoboynikov, D. Coster, X. Bonnin, R. Schneider. Modelling of electric fields in tokamak edge plasma and LH transition. Nuclear Fusion 42 (9), 309 (2002).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/42/9/309
V.N. Rai, F.Y. Yueh, J.P. Singh. Laser-induced breakdown spectroscopy of liquid samples. Laser Induced Breakdown Spectroscopy (Elsevier Amsterdam, 2007) [ISBN: 9780080551012].
M. Greenwald. Density limits in toroidal plasmas. Plasma Phys. Controll. Fusion 44 (8), R27 (2002).
https://doi.org/10.1088/0741-3335/44/8/201
B.A. Carreras, L. Garcia, M.A. Pedrosa, C. Hidalgo. Critical transition for the edge shear layer formation: Comparison of model and experiment. Phys. Plasmas 13 (12), 122509 (2006).
https://doi.org/10.1063/1.2405344
M.A. Pedrosa et al. Threshold for sheared flow and turbulence development in the TJ-II stellarator. Plasma Phys. Controll. Fusion 47 (6), 777 (2005).
https://doi.org/10.1088/0741-3335/47/6/004
R. Bharuthram, M.A. Hellberg, R.D. Lee. The cross field current-driven ion-acoustic instability in a collisional plasma. Theor. Nucl. Phys. 28 (3), 385 (1982).
https://doi.org/10.1017/S0022377800000374
M. Gregoire, P. Rolland. Shear stabilization of drift dissipative instabilities. Nuclear Fusion 13 (6), 867 (1973).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/13/6/011
C.L. Chang, J.F. Drake, N.T. Gladd, C.S. Liu. Unstable dissipative drift modes in a sheared magnetic field. The Physics of Fluids 23 (10), 1998 (1980).
https://doi.org/10.1063/1.862876
J. Boedo et al. Enhanced particle confinement and turbulence reduction due to E × B shear in the TEXTOR tokamak. Nuclear Fusion 40 (7), 1397 (2000).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/40/7/309
S. Khrapak, V. Yaroshenko. Ion drift instability in a strongly coupled collisional complex plasma. Plasma Phys. Controll. Fusion 62 (10), 105006 (2020).
https://doi.org/10.1088/1361-6587/aba7f8
R.J. Taylor et al. H-mode behavior induced by cross-field currents in a tokamak. Phys. Rev. Lett. 63 (21), 2365 (1989).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.63.2365
Y. Zhang, S.I. Krasheninnikov, A.I. Smolyakov. Different responses of the Rayleigh-Taylor type and resistive drift wave instabilities to the velocity shear. Physics of Plasmas 27 (2), 020701 (2020).
https://doi.org/10.1063/1.5130409
P.J. Catto et al. Parallel velocity shear instabilities in an inhomogeneous plasma with a sheared magnetic field. The Physics of Fluids 16 (10), 1719 (1973).
https://doi.org/10.1063/1.1694200
R. Singh, R. Singh, H. Jhang, P.H. Diamond. Momentum transport in the vicinity of qmin in reverse shear tokamaks due to ion temperature gradient turbulence. Phys. Plasmas 21 (1), 012302 (2014).
https://doi.org/10.1063/1.4861625
S. Ku et al. Physics of intrinsic rotation in flux-driven ITG turbulence. Nuclear Fusion 52 (6), 063013 (2012).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/52/6/063013
R.L. Tanna et al. Overview of operation and experiments in the ADITYA-U tokamak. Nuclear Fusion 59 (11), 112006 (2019).
T. Ohkawa, R.L. Miller. Creation of localized sheared flow by ion trapping. Phys. Plasmas 12 (9), 094506 (2005).
https://doi.org/10.1063/1.2047629
M. Okabayashi, V. Arunasalam. Nuclear Fusion 17 (3), 497 (1977).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/17/3/010
W. Tang, R. White, P. Guzdar. Impurity effects on iondrift-wave eigenmodes in a sheared magnetic field. The Physics of Fluids 23 (1), 167 (1980).
https://doi.org/10.1063/1.862835
Y. Saxena, P. John. Dispersion and spectral characteristics of crossfield instability in collisional magnetoplasma. Pramana 8 (2), 123 (1977).
https://doi.org/10.1007/BF02868062
J. C. Perez, W. Horton, K. Gentle, W. Rowan, K. Lee, R.B. Dahlburg. Drift wave instability in the Helimak experiment. Phys. Plasmas 13 (3), 032101 (2006).
https://doi.org/10.1063/1.2168401
K.H. Burrel. Effects of E × B velocity shear and magnetic shear on turbulence and transport in magnetic confinement devices Phys. Plasmas 4 (5), 1499 (1997).
https://doi.org/10.1063/1.872367
P. Satyanarayana, G. Ganguli, S. Ossakow. Influence of magnetic shear on the collisional current driven ion cyclotron instability. Plasma Phys. Controll. Fusion 26 (11), 1333 (1984).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
