构建与分析具有环境径向电场的托卡马克等离子体的引导中心分布

在VisualStart[计算物理通讯 275 (2022) 108305; arXiv:2111.08224]中实现了时间独立的扭曲对称径向电场$E_r$的贡献,该代码用于构建引导中心(GC)漂移轨道数据库,以研究托卡马克等离子体的不稳定性。$E_r$对速度分布的热部分以及 kHz 频率范围内的快速粒子共振都很重要。选取 KSTAR、JT-60U 和 ITER 托卡马克作为实际案例以测试方法并讨论与$E_r$相关的实际问题。有两点值得注意:首先,GC轨道空间仍在磁中面上进行采样,我们发现在$E_r$的存在下,中面基坐标不仅等价于常规常数动力学,而且更优,可实现较高的数值精度和效率,而且只需简单网格即可。其次,$E_r$调制了通过镜像力对 GC 的平行加速和减速。尽管这种平行电加速度在脊迁移(或弹跳)周期内平均为零,但仍具有重要影响,其中一种影响是已知的被动-捕获边界的位移。另一种影响是电频率位移取决于所选的参考点,因此在评估$E_r$对脊迁移频率的依赖性时需要谨慎处理。