Влияние немаксвелловских распределений на неоклассическую вязкость запертых частиц в стеллараторах

Ярослав Николаевич Ясенев

ПРЕПРИНТ

Эта статья является препринтом и не была отрецензирована.
О результатах, изложенных в препринтах, не следует сообщать в СМИ как о проверенной информации.

Влияние немаксвелловских распределений на неоклассическую вязкость запертых частиц в стеллараторах

Я. Н. Ясенев

2026-03-21

https://doi.org/10.24108/preprints-3114736

В работе развит метод вывода тензора вязких напряжений, обусловленного заперты- ми ионами в стеллараторной плазме, для случая немаксвелловских функций распре- деления. На основе дрейфово-кинетического уравнения в банановом режиме сфор- мулирован вариационный принцип минимизации диссипативной функции, примени- мый для произвольной равновесной функции распределения F0 . Предложено раз- ложение искомой поправки по системе ортогональных полиномов, построенной по весу F0 , что позволяет свести задачу к решению системы алгебраических уравнений. Получены явные выражения для коэффициентов параллельной и перпендикулярно- параллельной вязкости через моменты F0 . Проанализированы два важных частных случая: би-максвелловское распределение (анизотропия температур) и двухкомпо- нентное распределение (тепловая плазма + быстрые ионы). Показано, что немаксвел- ловость может приводить к изменению эффективной вязкости до 50% при типичных параметрах нейтральной инжекции в W7-X. Обсуждаются границы применимости максвелловского приближения и возможности использования полученных выраже- ний в гидродинамических моделях. Проведена верификация с кодом SFINCS, пока- завшая расхождение ∼ 15%.

Ссылка для цитирования:

Ясенев Я. Н. 2026. Влияние немаксвелловских распределений на неоклассическую вязкость запертых частиц в стеллараторах. PREPRINTS.RU. https://doi.org/10.24108/preprints-3114736

Список литературы

1. [1] Dinklage A., Beidler C.D., Helander P. et al. Magnetic configuration effects on

2. the Wendelstein 7-X stellarator // Nature Physics. 2018. Vol. 14. P. 855–860.

3. doi:10.1038/s41567-018-0141-9

4. [2] Helander P. Theory of plasma confinement in non-quasisymmetric magnetic fields //

5. Reports on Progress in Physics. 2014. Vol. 77, No. 8. P. 087001. doi:10.1088/0034-

6. 4885/77/8/087001

7. [3] Hazeltine R.D., Meiss J.D. Plasma Confinement. Dover Publications, 2003.

8. [4] Wagner F., Stroth U. Transport in toroidal devices // Plasma Physics and Controlled

9. Fusion. 1993. Vol. 35, No. 10. P. 1321–1371. doi:10.1088/0741-3335/35/10/002

10. [5] Nemov V.V., Kasilov S.V., Kernbichler W., Heyn M.F. Evaluation of 1/ν neoclassical

11. transport in stellarators // Physics of Plasmas. 1999. Vol. 6, No. 12. P. 4622–4632.

12. doi:10.1063/1.873267

13. [6] Beidler C.D., Allmaier K., Isaev M.Yu. et al. Benchmarking of the mono-energetic

14. transport coefficients – results from the International Collaboration on Neoclassical

15. Transport in Stellarators // Nuclear Fusion. 2011. Vol. 51, No. 7. P. 076001.

16. doi:10.1088/0029-5515/51/7/076001

17. [7] Helander P., Sigmar D.J. Collisional Transport in Magnetized Plasmas. Cambridge

18. University Press, 2002.

19. [8] D’haeseleer W.D., Hitchon W.N.G., Callen J.D., Shohet J.L. Flux Coordinates and

20. Magnetic Field Structure. Springer, 1991.

21. [9] Galeev A.A., Sagdeev R.Z. Transport phenomena in a collisionless plasma // Reviews of

22. Plasma Physics. 1979. Vol. 7. P. 1–145.

23. [10] Connor J.W., Hastie R.J. Neoclassical transport in stellarators // Nuclear Fusion. 1974.

24. Vol. 14, No. 4. P. 473–482. doi:10.1088/0029-5515/14/4/003

25. [11] Braginskii S.I. Transport processes in a plasma // Reviews of Plasma Physics. 1965. Vol.

26. P. 205–311.

27. [12] Proll J.H.E., Helander P., Connor J.W., Plunk G.G. Resilience of quasi-isodynamic

28. stellarators against trapped-particle instabilities // Physical Review Letters. 2012. Vol.

29. 108, No. 24. P. 245002. doi:10.1103/PhysRevLett.108.245002

30. [13] Ford O.P., Dinklage A., Bozhenkov S.A. et al. Poloidal and toroidal rotation in the W7-

31. X stellarator during neutral beam injection // Nuclear Fusion. 2020. Vol. 60, No. 10. P.

32. doi:10.1088/1741-4326/ab9e3f

33. [14] Beidler C.D., Isaev M.Yu., Kasilov S.V. et al. Results from the International Collaboration

34. on Neoclassical Transport in Stellarators (ICNTS) // 37th EPS Conference on Plasma

35. Physics. 2010. Vol. 34A. P. P5.104.

ПРЕПРИНТ

ИНФОРМАЦИЯ

Использование куки-файлов