HSX(QHS/Mirror配位)における径電場と平行流(論文内容まとめ・メモ)

[紹介論文] S T A Kumar et al 2018 Plasma Phys. Control. Fusion 60 054012

[論文URL] https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6587/aab4c7/meta

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概要

HSX(QHS配位・Mirror配位)におけるフロー計測・径電場計測の実験結果比較 + 新古典理論による計算結果との比較

内容

HSXではCXS(=CXRS/CHERS)を用いてC^{+6}計測を行っているが,Pfirsch–Schlüter(PS)流が存在するので磁気面内でフローが一定ではない.PS流(v_{PS}=hB\frac{d\phi}{d\psi})による影響を除いたbootstrap流(平行方向の平均流)v_{BS}を求めている.

QHS配位ではv_{BS}\sim 10km/s,-d\phi/d\psi\sim 25kV/Wb程度であり,Mirror配位ではv_{BS}\sim 25km/s,-d\phi/d\psi\sim 25kV/Wb程度という結果が得られた.これらの値はQHS配位においては(計測値v_{BS})<(理論値)であり,Mirror配位においては(計測値v_{BS})>(理論値)である.Mirror配位の場合は実験値と比較的よい一致を示すが,QHSでは数倍の差がある.また,径電場においても乖離が見られる.

QHSとMirrorの差について.QHSでは(1,4)方向の粘性が小さいのでフローが大きく,Mirror配位では粘性が大きいのでフローが小さくなるという予測があったが,反対の実験結果が得られた.どちらの実験も径電場・ECHの入射パワーは同程度である.中心圧力はQHSの方がMirrorよりも2倍程度大きいが,これはQHSの方がフローが大きくなることを意味し,実験結果と反対の傾向を意味する.

これらの結果を説明する可能性があるものとして,ヘリカルリップルによる輸送が挙げられている.実効ヘリカルリップルが大きい(Mirror配位)ときnon-ambipolar currentが重要になってくる.また,QHSではnon-neoclassical processが支配的な領域が存在するという試算がある.

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