基于第一性原理的优化仿星器等离子体剖面预测
等离子体物理
2023-03-27 v2
摘要
在本快报中，我们展示了史上首次预测现代优化仿星器等离子体剖面的计算机模拟——其自洽地保留了新经典输运、具 3D 效应的湍流输运以及外部物理源。这些模拟利用了新近开发的耦合框架，涉及全局回旋动理论湍流代码 GENE-3D、新经典输运代码 KNOSOS 以及一维输运求解器 TANGO。该框架用于分析近期在 Wendelstein 7-X 仿星器电子加热等离子体中观测到的能量约束退化现象，其中中心离子温度被“钳制”在 keV，与外部加热功率无关。通过进行基于第一性原理的模拟，我们为理解该效应提供了关键证据，即湍流主导区中电子与离子间低效的热耦合，其因较大的 比而加剧，并表明更高效的离子热源（如直接离子加热）将提高轴上离子温度。本工作为在下一代仿星器开发中使用高保真模型铺平了道路，其中新经典与湍流输运被同时优化。
引用
@article{arxiv.2210.01667,
title = {First-principles based plasma profile predictions for optimized stellarators},
author = {A. Bañón Navarro and A. Di Siena and J. L. Velasco and F. Wilms and G. Merlo and T. Windisch and L. L. LoDestro and J. B. Parker and F. Jenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.01667},
year = {2023}
}