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xu, xinyang (2015) Theoretical studies of resistive wall mode and fishbone-like external kink mode in RFP plasmas and comparison with tokamaks. [Ph.D. thesis]

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Abstract (english)

The theoretical studies on the Resistive Wall Modes (RWM) and non-resonant Fishbone-Like External kink Mode (FLEM) in Reversed Field Pinch (RFP) plasmas are reported, and comparison is made with the Tokamaks. Various features of these two instabilities in the RFP and Tokamak configurations are investigated in order to provide an in-depth understanding on the mode physics. The toroidal MHD-kinetic hybrid stability code MARS-K was applied to the studies, which takes into account the drift kinetic effects of thermal particles as well as the isotropic/anisotropic energetic particles (EPs). The RWM behaviour in the RFP plasmas with shaped cross section is investigated first, and it is found to be quite different from Tokamaks. Furthermore, the EPs effects on RWMs are studied in both RFP and Tokamak plasmas, considering both isotropic and anisotropic energetic ions (EIs). Besides the RWMs, this study also finds the triggering of the FLEM instability, which is driven by the precessional motion of energetic ions. FLEMs can coexist or couple with the RWMs, depending on the plasma parameters.
The MARS-K code is also applied to the study of the RWM stability in the JT-60SA Tokamaks, and the preliminary results are provided.

Abstract (italian)

Vengono presentati studi teorici sui Resistive Wall Modes (RWM) e sui non resonant Fishbone-Like External kink Modes (FLEM) presenti nei plasmi di tipo RFP (Reversed Field Pinch) e confrontate con il caso Tokamak. Vengono analizzate le caratteristiche di queste due instabilità nelle due configurazioni, in modo da ottenere una visione approfondita dei fenomeni fisici alla loro base. Il codice toroidale ibrido di stabilità MHD-cinetica MARS-K è stato impiegato in questi studi; esso prende in considerazione gli effetti cinetici di drift delle particelle termiche così come le particelle energetiche (EP, Energetic Particles) isotropiche/anisotropiche. Anzitutto è stato investigato il comportamento dei modi RWM nei plasmi RFP con sezione non circolare, che è stato scoperto essere molto diverso da quello nei Tokamak. Oltre a questo sono stati studiati gli effetti delle EP sui modi RWM nei plasmi sia RFP che Tokamak, considerando gli ioni energetici (EI, Energetic Ions) sia isotropi che anisotropi. Oltre agli RWM, questo studio ha individuato le cause di innesco delle instabilità FLEM, che sono provocate dal moto di precessione di ioni energetici. Le instabilità possono coesistere o essere accoppiate agli RWM, a seconda dei parametri di plasma.
Il codice MARS-K è stato applicato anche allo studio della stabilità degli RWM nel tokamak JT-60SA, vengono illustrati i risultati preliminari.

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EPrint type:Ph.D. thesis
Tutor:Guo, Shichong
Ph.D. course:Ciclo 27 > corsi 27 > Fusion Science and Engineering
Data di deposito della tesi:27 January 2015
Anno di Pubblicazione:2015
Key Words:RWM, FLEM, energetic particles, shape
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 02 - Scienze fisiche > FIS/02 Fisica teorica, modelli e metodi matematici
Struttura di riferimento:Centri > Centro Interdipartimentale "Centro Ricerche Fusione"
Codice ID:7596
Depositato il:10 Nov 2015 12:33
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