托卡马克等离子体中的湍流输运：一种热力学方法
等离子体物理
2022-11-09 v2
摘要
在先前工作中，我们给出了在 Onsager 区域之外系统输运系数所必须满足的带适当边界条件的非线性偏微分方程(PDE)的显式形式。由于所提出的 PDE 是在不忽略质量、动量与能量平衡方程中任何项的情况下获得的，我们提议将它们作为描述热力学系统湍流 regime 中输运的良好候选。作为一种特例，我们推导了当热力学系统受两个热力学力作用时输运系数的非线性 PDE。在此情形下，所获得的 PDE 在热力学场论(TFT)中类比于黎曼(或伪黎曼)几何中的 Liouville 方程。我们通过分析一个 Onsager 关系明显与经验不符的具体例子来验证模型的有效性：托卡马克等离子体中的输运。更具体地，我们计算了湍流 FTU(Frascati Tokamak Upgrade)等离子体中的电子质量与能量损失。我们展示了理论预测与实验观测之间的一致性。该方法可预测 Bohm 与 gyro-Bohm 系数的值。据我们所知，这是此类系数首次被解析评估。本系列工作的目标是将我们的方法应用于将在意大利建造的偏滤器托卡马克测试设施(DTT)以及 ITER。
引用
@article{arxiv.2206.08310,
title = {Turbulent Transport in Tokamak-plasmas: A Thermodynamic Approach},
author = {Giorgio Sonnino and Philippe Peeters and Pasquale Nardone and Enrique Tirapegui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.08310},
year = {2022}
}
备注
41 pages, 2 Tables, and 15 Figures. Note. Upon request of the reviewers, in this revised version the overlaps have been eliminated. The manuscript has been accepted for publication. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2205.15315