模拟相对论电子与托卡马克等离子体不稳定性的非线性相互作用：流体模型的实现与验证
等离子体物理
2019-07-01 v1
摘要
为模拟托卡马克聚变等离子体中的破裂，本文提出了一个描述相对论逃逸电子演化及其与背景等离子体相互作用的流体模型。该模型的总体目标是自洽地描述破裂期间逃逸电子（RE）与等离子体不稳定性的非线性耦合演化。在此模型中，逃逸电子被视为一种独立的流体物种，其初始种子通过 Dreicer 源产生，并最终通过雪崩机制增长（其他相关源机制可轻易添加）。逃逸电子的平流主要沿磁力线考虑，同时也计入 ExB 漂移。该模型基于贝塞尔有限元实现于非线性磁流体力学（MHD）代码 JOREK 中，并与热等离子体进行电流耦合。利用圆形等离子体上的人工热淬灭，将该代码与一维逃逸电子代码 GO 进行了基准比对。作为首次演示，该代码应用于 ITER 等离子体中轴对称冷垂直位移事件问题，揭示了包含与不包含逃逸电子所计算案例之间的显著不同动力学行为。尽管在缓慢演化等离子体不稳定性的完整模拟中，实现接近光速的完全真实逃逸电子速度尚不可行，但该代码被证明适用于研究 MHD 活跃及破裂相关等离子体中的各类 MHD-RE 相互作用。
引用
@article{arxiv.1906.12137,
title = {Simulating the nonlinear interaction of relativistic electrons and tokamak plasma instabilities: Implementation and validation of a fluid model},
author = {V. Bandaru and M. Hoelzl and F. J. Artola and G. Papp and G. T. A. Huijsmans},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.12137},
year = {2019}
}
备注
9 figures