Impurity ion drift and toroidal rotation in tokamaks

Abstract

This is an analysis of the toroidal drifts of bulk (hydrogenic) and impurity ions, and electrons, in ohmically heated tokamaks. Experimentally observed ion drift is consistently explained by a 1-D model with Ohm's law and the charged particle equations of motion in a quiescent plasma. Calculations show that the drifts are usually decoupled, so the notion of "toroidal rotation" of the plasma as a whole is untenable in this situation.

Анализируются тороидальные дрейфы основных (водородных) и примесных ионов и электронов в токамаках с омическим нагревом. Экспериментально обнаруженные дрейфы ионов самосогласованно объясняются одномерной моделью с законом Ома и уравнениями движения заряженных частиц в стационарной плазме. Расчеты показывают, что, как правило, дрейфы разных сортов частиц развязаны, поэтому понятие "тороидальное вращение" плазмы в целом здесь несостоятельно.

Аналізуються тороїдальні дрейфи основних (водневих) та домішкових іонів і електронів у токамаках з омічним нагріванням. Експериментально виявлені дрейфи іонів самоузгоджено пояснюються одномірною моделлю з законом Ома і рівняннями руху заряджених часток у стаціонарній плазмі. Розрахунки показують, що, як правило, дрейфи різних сортів часток розв'язані, тому поняття "тороїдальне обертання" плазми в цілому тут неспроможне.