On kinetic resistive wall mode theory with sheared rotation

回転シアがある場合の運動論的抵抗性壁モード理論について

白石 淳也; 宮戸 直亮; 松永 剛

Shiraishi, Junya; Miyato, Naoaki; Matsunaga, Go

トカマクにおいてトロイダル回転シアが存在する場合の運動論的抵抗性壁モード(RWM: Resistive Wall Mode)の安定性を決定する分散関係を導出した。運動論的RWM理論では、分散関係はエネルギー汎関数により記述され、エネルギー汎関数は案内中心のラグランジアンによって特徴付けられる。しかし、従来の運動論的RWM理論では、回転が小さいとして、回転の効果を含まないラグランジアンを用いてきた。本研究では、回転シアがある場合にはラグランジアンは一般化されることに着目し、一般化されたラグランジアンを用いて、運動論的RWM理論による分散関係の構造について調べた。その結果、エネルギー汎関数は、従来の磁場曲率に起因する項に加えて、案内中心の遠心力加速による項が付け加わることが分かった。大アスペクト比近似のもと数値解析を行ったところ、新しいエネルギー汎関数は虚部を持つため、減衰効果を持つことが分かった。また、回転シアにより、RWMが安定化されることが明らかになった。これは、JT-60Uで観測された実験結果の傾向と一致している。

To investigate the rotation shear effect on the RWM (Resistive Wall Mode) stability, we generalize the formalism of kinetic RWM theory to include a general equilibrium rotation. Starting from the guiding-center Lagrangian with the non-uniform rotation, we generalize the energy functional associated with the drift-kinetic resonance. By the generalized kinetic energy functional, we derive a new dispersion relation in the large aspect ratio limit. Numerical analysis of the new dispersion relation indicates that the rotation shear stabilizes the RWMs as observed in experiments