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An Approximate single fluid 3-dimensional magnetohydrodynamic equilibrium model with toroidal flow

トロイダル回転を考慮した一流体三次元MHD平衡モデルの開発

Cooper, W. A.*; Hirshman, S. P.*; Chapman, I. T.*; Brunetti, D.*; Faustin, J. M.*; Graves, J. P.*; Pfefferl$'e$, D.*; Raghunathan, M.*; Sauter, O.*; Tran, T. M.*; 相羽 信行

Cooper, W. A.*; Hirshman, S. P.*; Chapman, I. T.*; Brunetti, D.*; Faustin, J. M.*; Graves, J. P.*; Pfefferl$'e$, D.*; Raghunathan, M.*; Sauter, O.*; Tran, T. M.*; Aiba, Nobuyuki

入れ子の磁気面を持つ一流体三次元MHD平衡にトロイダル回転を適切に考慮するモデルを開発した。このモデルは軸対称系における回転を考慮したMHD平衡を厳密に再現できる。このモデルは三次元的な変化の大きい領域でプラズマ回転のシアが無視できる場合に適用可能である。MAST装置におけるヘリカルコアを持つ平衡において、回転の影響は磁場構造に対しては小さいが圧力分布は大きく変化させることを示した。この圧力の変化は磁気軸付近の圧力の減少であり、回転によってさらなる3次元的な変化を引き起こすものではなかった。

An approximate model for a single fluid three-dimensional (3D) magnetohydrodynamic (MHD) equilibrium with pure isothermal toroidal flow with imposed nested magnetic flux surfaces is proposed. It recovers the rigorous toroidal rotation equilibrium description in the axisymmetric limit. The approximation is valid under conditions of nearly rigid or vanishing toroidal rotation in regions with significant 3D deformation of the equilibrium flux surfaces. Bifurcated helical core equilibrium simulations of long-lived modes in the MAST device demonstrate that the magnetic structure is only weakly affected by the flow but that the 3D pressure distortion is important. The pressure is displaced away from the major axis and therefore is not as noticeably helically deformed as the toroidal magnetic flux under the subsonic flow conditions measured in the experiment.

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パーセンタイル:67.31

分野:Physics, Fluids & Plasmas

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