초록 ▼

- 낮은 종횡비, 높은 β의 구형 토러스(ST) 플라즈마에 대한 운동량 난류성 등분배 핀치(TEP) 이론을 개발함
- 국내 ST 연구 장치인 VEST와 미국 PPPL의 NSTX 장치의 평형 데이터를 바탕으로 이번에 개발한 ST에서의 TEP 핀치와 기존의 토카막 기반 TEP 핀치의 계산 결과를 비교하며 분석함
- 비선형 선회운동론을 기반으로 플라즈마 난류 및 수송을 전산모사 하는 GTS 코드를 이용하여 특정 시간대의 NSTX의 방전 평형 프로파일 데이터에 대해 전산모사 수행 및 결과 분석
- NSTX 및 ASDEX-U

- 낮은 종횡비, 높은 β의 구형 토러스(ST) 플라즈마에 대한 운동량 난류성 등분배 핀치(TEP) 이론을 개발함
- 국내 ST 연구 장치인 VEST와 미국 PPPL의 NSTX 장치의 평형 데이터를 바탕으로 이번에 개발한 ST에서의 TEP 핀치와 기존의 토카막 기반 TEP 핀치의 계산 결과를 비교하며 분석함
- 비선형 선회운동론을 기반으로 플라즈마 난류 및 수송을 전산모사 하는 GTS 코드를 이용하여 특정 시간대의 NSTX의 방전 평형 프로파일 데이터에 대해 전산모사 수행 및 결과 분석
- NSTX 및 ASDEX-U 평형 프로파일을 이용한 비선형 GTS 전산모사를 통해 포획 전자 모드 (TEM)에서의 난류유도 전류 특성해석 및 신고전이론의 bootstrap 전류와 비교분석을 수행함
- 기존의 장파장 영역에서 유도된 Rosenbluth-Hinton residual zonal flow의 이론식을 현대적 비선형 선회운동론 기반의, 보다 엄밀한 이론식으로 개선함
- 포획 전자 모드로 인한 난류가 나타나는 프로파일을 바탕으로 한 비선형 GTS 전산모사를 통해서 난류에 의한 zonal flow에 대한 결과를 얻고 분석함

Abstract ▼

We have developed a theory of turbulent equipartition (TEP) pinch for toroidal momentum transport, which is relevant to spherical torus (ST) plasmas that have low aspect ratio and high β. While validations of pinch theory against experimental results were actively performed with semi- quantitative s

We have developed a theory of turbulent equipartition (TEP) pinch for toroidal momentum transport, which is relevant to spherical torus (ST) plasmas that have low aspect ratio and high β. While validations of pinch theory against experimental results were actively performed with semi- quantitative success on ST such as National Spherical Torus eXperiment (NSTX), most theoretical derivations used low-β and high aspect ratio approximations. Therefore, we extend the TEP momentum pinch theory to high-β and lower aspect ratio plasmas encountered in STs. Using equilibrium data for NSTX and Versatile Experiment Spherical Torus (VEST), we showed that our new pinch formula has significant difference, especially at low-field side, from conventional TEP pinch formula. In addition, we performed nonlinear gyrokinetic simulation using GTS code with NSTX and ASDEX-U equilibrium profile data. For numerical study on tokamak turbulence in nonlinear stage, we investigated and verified the validity of GTS code and reliability of NSTX and ASDEX-U data. Also, we studied various properties of turbulence-driven current for trapped electron mode (TEM). Our numerical results are expected to be useful data for future turbulence studies. Finally, we improved the Rosenbluth-Hinton residual zonal flow using modern nonlinear gyrokinetic equations for more appropriate predictions of residual zonal flow in tokamaks. We also performed numerical simulations for trapped electron mode case to study short wavelength zonal flows.