托卡马克等离子体中动理学阿尔文波的 E 与 B 回旋动理论模拟模型
等离子体物理
2022-02-16 v1
摘要
回旋动粒子模拟是研究托卡马克等离子体中输运、非线性现象和能量粒子物理的有力工具。虽然大多数回旋动模拟利用标量和矢量势，但已通过使用一般且完备形式的 E 和 B 场开发了一个新模型（GK-E&B），并已在均匀等离子体中模拟动理学阿尔文波实现 [Chen 等，中国科学：物理学 力学 & 天文学 64 (2021)]。在我们工作中，Chen 等的 GK-E&B 模型已使用特定坐标在一般托卡马克几何中显式表达。其约化到均匀等离子体得到验证，数值结果与 Chen 等的工作吻合良好。理论色散关系与局部螺旋管模型中的数值结果高度一致。数值结果显示在燃烧等离子体的现实参数区间（高 值）下性能优异，该区间因「抵消」问题对传统方法具有挑战性。作为一个应用，GK-E&B 模型在局部极限下以动理学电子实现。在匹配 ITPA-TAE 参数下，数值结果显示 GK-E&B 处理现实托卡马克等离子体参数下平行电子朗道阻尼的能力。作为另一应用，全局 GK-E&B 模型在冷电子极限下以对 的主要电子贡献实现。演示了其在模拟因有限电子质量导致的有限 方面的能力。
引用
@article{arxiv.2111.06463,
title = {An E & B Gyrokinetic Simulation Model for Kinetic Alfv\'en Waves inTokamak Plasmas},
author = {Maxwell Rosen and Zhixin Lu and Matthias Hoelzl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.06463},
year = {2022}
}
备注
12 pages, 11 figures