НЕЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИКА ЛИНЕЙНО НЕУСТОЙЧИВЫХ n = 0 ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ В ПЛАЗМЕ КЛАССИЧЕСКОГО ТОКАМАКА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследована нелинейная динамика осесимметричных радиально локализованных колебаний электрического потенциала в токамаке со стационарным тороидальным вращением плазмы. В линейном приближении эти колебания распадаются на две независимые ветви: геодезические акустические моды (ГАМ) и низкочастотные зональные течения (ЗТ). Устойчивость последних определяется спецификой равновесия плазмы, а частота/инкремент — скоростью стационарного вращения. Показано, что нелинейная динамика электрического потенциала и сцепленных с ним флуктуаций давления, плотности и скорости плазмы вдоль направления магнитного поля в рамках магнитогидродинамической модели обладает интегралами движения. Эволюция электрического потенциала и гидродинамических характеристик плазмы рассчитана для различных скоростей стационарного вращения плазмы и различных начальных возмущений электрического поля. Подробно исследован режим, начальная стадия которого соответствует линейно неустойчивому ЗТ. Показано, что на нелинейной стадии флуктуации потенциала выходят на ограниченные по амплитуде колебания как низкой частоты, так и ГАМ. Итоговая картина спектра колебаний демонстрирует расщепление частоты и перемежаемость ГАМ.

Об авторах

Е. А Сорокина

НИЦ "Курчатовский институт"

Email: Sorokina_EA@nrcki.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Conway G.D., Smolyakov A.I., Ido T. // Nucl. Fusion. 2022. V. 62. P. 013001. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac0dd1
  2. Diamond P.H., Itoh S.-I., Itoh K., Hahm T.S. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2005. V. 47. P. R35. https://doi.org/10.1088/0741-3335/47/5/R01
  3. Winsor N., Johnson J.L., Dawson J.M. // Phys. Fluids. 1968. V. 11. P. 2448. https://doi.org/10.1063/1.1691835
  4. Wang S. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 97. P. 085002. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.085002; Wang S. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 97. P. 129902 (erratum). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.129902
  5. Wahlberg C. // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 101. P. 115003. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.115003
  6. Lakhin V.P., Ilgisonis V.I., Smolyakov A.I. // Phys. Lett. A. 2010. V. 374. P. 4872. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2010.10.012
  7. Hamerli E. // Phys. Fluids. 1983. V. 26. P. 230. https://doi.org/10.1063/1.864012
  8. Tasso H., Throumoulopoulos G.N. // Phys. Plasmas. 1998. V. 5. P. 2378. https://doi.org/10.1063/1.872912
  9. Ильгисонис В.И., Поздняков Ю.Н. // Физика плазмы. 2002. Т. 28. С. 99. https://doi.org/10.1134/1.1450672
  10. Haverkort J.W., de Blank H.J., Koren B. // J. Comput. Phys. 2012. V. 231. P. 981. https://doi.org/10.1016/j.jcp.2011.03.016
  11. Melnikov A.V., Vershkov V.A., Eliseev L.G., Grashin S.A., Gudozhnik A.V., Krupnik L.I., Lysenko S.E., Mavrin V.A., Perfilov S.V., Shelukhin D.A., Soldatov S.V., Ufimtsev M.V., Urzabaev A.O., Oost G.V., Zimeleva L.G. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2005. V. 48. P. S87. https://doi.org/10.1088/0741-3335/48/4/S07
  12. Мельников А.В., Вершков В.А., Грашин С.А., Драбинский М.А., Елисеев Л.Г., Земцов И.А., Крутин В.А., Лахин В.П., Лысенко С.Е., Немец А.Р., Нуреалев М.Р., Харчев Н.К., Кабанов Ф.О., Шевчугин Д.А. // Письма ЖЭТФ. 2022. Т. 115. С. 360. https://doi.org/10.31857/S1234567822060040
  13. Сорокина Е.А. // Письма ЖЭТФ. 2024. Т. 120. С. 667. https://doi.org/10.31857/S0370274224110039
  14. Галеев А.А., Сагдеев Р.З. // Основы физики плазмы. Т. 1 / Под ред. А.А. Галеева и Р. Судана. М.: Энергоатомиздат, 1983. С. 590.
  15. Ramisch M., Stroth U., Niedner S., Scott B. // New J. Phys. 2003. V. 5. P. 12. https://doi.org/10.1088/1367-2630/5/1/312
  16. Sasaki M., Itoh K., Nagashima Y., Ejiri A., Takase Y. // Phys. Plasmas. 2009. V. 16. P. 022306. https://doi.org/10.1063/1.3076933
  17. Qiu Z., Chen L., Zonca F., Chen W. // Nucl. Fusion. 2019. V. 16. P. 066031. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab1285
  18. Ren H., Xu X.Q. // Phys. Plasmas. 2020. V. 27. P. 034501. https://doi.org/10.1063/1.5126872
  19. Palermo F., Conway G.D., Poli E., Roach C.M. // Nucl. Fusion. 2023. V. 63. P. 066010. https://doi.org/10.1088/1741-4326/acc816
  20. Conway G.D., Scott B., Schirmer J., Reich M., Kendl A. and the ASDEX Upgrade Team // Plasma Phys. Control. Fusion. 2005. V. 47. P. 1165. https://doi.org/10.1088/0741-3335/47/8/003
  21. Conway G.D., Tröster C., Scott B., Hallatschek K. and the ASDEX Upgrade Team // Plasma Phys. Control. Fusion. 2008. V. 50. P. 055009. https://doi.org/10.1088/0741-3335/50/5/055009
  22. Cheng J., Yan L.W., Zhao K.J., Dong J.Q., Hong W.Y., Qian J., Yang Q.W., Ding X.T., Duan X.R., Liu Y. // Nucl. Fusion. 2009. V. 49. P. 085030. https://doi.org/10.1088/0029-5515/49/8/085030
  23. Hillesheim J.C., Peebles W.A., Carter T.A., Schmitz L., Rhodes T.L. // Phys. Plasmas. 2012. V. 19. P. 022301. https://doi.org/10.1063/1.3678210
  24. Yashin Y.M., Bulanin V.V., Gusev V.K., Khromov N.A., Kurskiev G.S., Minaev V.B., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Prisyazhnyuk D.V., Sakharov N.V., Shchegolev P.B., Tolstyakov S.Y., Yafodomcev V.I., Wagner F. // Nucl. Fusion. 2014. V. 54. P. 114015. https://doi.org/10.1088/0029-5515/54/11/114015
  25. Melnikov A.V., Eliseev L.G., Perfilov S.V., Lysenko S.E., Shurygin R.V., Zenin V.N., Grashin S.A., Krupnik L.I., Kozachek A.S., Solomatin R.Yu., Eifirov A.G., Smolyakov A.I., Ufimtsev M.V. and The HIBP Team // Nucl. Fusion. 2015. V. 55. P. 063001. https://doi.org/10.1088/0029-5515/55/6/063001
  26. Hassam A.B., Antonsen T.M., Drake J.F., Liu C.S. // Phys. Rev. Lett. 1991. V. 66. P. 309. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.66.309
  27. Лахин В.П., Сорокина Е.А., Ильгисонис В.Н., Коновальцева Л.В. // Физика плазмы. 2015. Т. 41. С. 1054. https://doi.org/10.1134/S1063780X15120077
  28. Ilgisonis V.I., Lakhin V.P., Marusov N.A., Smolyakov A.I., Sorokina E.A. // Nucl. Fusion. 2022. V. 62. P. 066002. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac3f4c
  29. Кадомцев Б.Б. // Коллективные явления в плазме. М.: Наука, 1988.
  30. Fu G.Y. // J. Plasma Phys. 2011. V. 77. P. 457. https://doi.org/10.1017/S0022377810000619
  31. Nagashima Y., Itoh K., Itoh S.-I., Fujisawa A., Yagi M., Hoshino K., Shinohara K., Ejiri A., Takase Y., Ido T., Uehara K., Miura Y. and the JFT-2M group // Plasma Phys. Control. Fusion. 2007. V. 49. P. 16111. https://doi.org/10.1088/0741-3335/49/10/002
  32. Lin D.J., Heidbrink W.W., Crocker N.A., Du X.D., Nazikian R., Van Zeeland M.A., Barada K. // Nucl. Fusion. 2022. V. 62. P. 112010. https://doi.org/10.1088/1741-4326/ac8be3
  33. Ильгисонис В.И., Коновальцева Л.В., Лахин В.П., Сорокина Е.А. // Физика плазмы. 2014. Т. 40. С. 955. https://doi.org/10.1134/S1063780X14110038

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025