Effet de l'écoulement parallèle sur les réponses des couches résonnantes dans les plasmas à beta élevé

Résumé Les couches résonnantes dans un tokamak répondent à des perturbations magnétiques non axisymétriques en amplifiant l'amplitude du mode et en équilibrant la rotation du plasma grâce à la reconnection magnétique et à l'équilibre des forces, respectivement. Cette réponse résonnante peut être caractérisée par des paramètres de couche locaux et surtout par une seule quantité dans le régime linéaire, le Δ de la couche intérieure. Le calcul de Δ sous le formalisme MHD à deux fluides a été avancé en réduisant l'ordre du système dans l'espace des phases, où le courant de protection est approximé comme étant uniquement porté par les électrons, a posteriori. Dans cette étude, nous relaxons l'approximation et calculons Δ en tenant compte de l'écoulement parallèle associé au courant de protection des ions. Le postérieur est vérifié numériquement en très bon accord avec le SLAYER original développé dans un article précédent (J.-K. Park 2022 Phys. Plasmas 29 072506). En étendant la théorie de la réponse des couches résonnantes aux plasmas à β élevé, nos résultats de recherche répondent à deux questions importantes : comment l'écoulement parallèle influence la réponse de la couche résonnante et pourquoi l'effet de l'écoulement parallèle apparaît dans les plasmas à β élevé. La compression compliquée du plasma dans le régime à β élevé permet à la réponse de l'écoulement parallèle de donner lieu au courant de protection ionique, qui non seulement déplace la condition de croisement nul de l'écoulement ExB mais améliore également le seuil de pénétration du champ. Techniquement, la méthode de transformation de matrice de Riccati est adaptée pour gérer la rigidité numérique due à l'augmentation de l'ordre du système. La haute fidélité de cette méthode numérique permet l'extension ultérieure du modèle à des systèmes d'ordre supérieur pour prendre en compte d'autres phénomènes physiques. Ce travail est envisagé pour prédire la réponse de la couche résonnante dans des conditions de réacteur de fusion à β élevé.