Discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation
The plasma observed in modern fusion devices very often exhibits strongly non-Maxwellian distribution. This is the result of magnetic field lines reconnection with formation of magnetic resonant structures like magnetic islands and stochastic layers. Along with that, the plasma heating by means of...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2018 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148865 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation / O.A. Shyshkin, D.V. Vozniuk, I.O. Girka // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 6. — С. 101-104. — Бібліогр.: 10 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148865 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Shyshkin, O.A. Vozniuk, D.V. Girka, I.O. 2019-02-18T20:40:04Z 2019-02-18T20:40:04Z 2018 Discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation / O.A. Shyshkin, D.V. Vozniuk, I.O. Girka // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 6. — С. 101-104. — Бібліогр.: 10 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 52.20.Dq, 52.25.Xz, 52.55.Pi, 52.65.Cc, 52.65.Pp https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148865 The plasma observed in modern fusion devices very often exhibits strongly non-Maxwellian distribution. This is the result of magnetic field lines reconnection with formation of magnetic resonant structures like magnetic islands and stochastic layers. Along with that, the plasma heating by means of neutral beam injection (NBI) and ion/electron cyclotron resonance frequency (ICRF/ECRF) heating induce the non-Maxwellian fast ions. In order to get the comprehensive description of plasmas one should take care of plasma particles interaction, i.e. Coulomb collisions in non-Maxwellian environment. In present paper the expression for the discretized collision operator of a general Monte Carlo equivalent form in terms of expectation values and standard deviation for the non-Maxwellian bulk distribution function is derived for a magnetized plasma assuming distribution function isotropy. The simulation for relaxation of fusion product fractions like -particles, protons and deuterium ions on background plasma particles is performed with the use of presented collision operator. On this purpose the δ-function distribution for the bulk plasmas is assumed. Плазма, которая наблюдается в современных установках темоядерного синтеза, очень часто характеризуется немаксвелловской функцией распределения. Такое распределение может быть результатом пересоединения силовых линий магнитного поля с последующим формированием резонансных структур, таких как магнитные острова и стохастические магнитные слои. Кроме того, нагрев плазмы методами ионного и электронного циклотронных резонансов приводит к появлению немаксвелловских быстрых ионов, которые, в свою очередь, взаимодействуют с основной плазмой и тепловыми ионами. Чтобы получить полное описание поведения плазмы в таких условиях, необходимо учесть взаимодействие между частицами, а именно – кулоновские столкновения в немаксвелловской среде. Представлено полное выражение для дискретного столкновительного оператора в общей эквивалентной форме Монте Карло с использованием ожидаемой величины и квадрата стандартного отклонения, а также в приближении изотропного распределения основной плазмы. При помощи данного оператора проведено численное моделирование релаксации продуктов термоядерной реакции, таких как альфа-частицы, протоны и ионы дейтерия на основной плазме. В данном моделировании использовалось приближение, где основная плазма может быть описана дельта-функцией. Плазма, що спостерігається в сучасних пристроях керованого термоядерного синтезу, часто характеризується немаксвелівською функцією розподілу. Цей розподіл може бути результатом перез’єднання силових ліній магнітного поля з подальшим формуванням резонансних структур, таких як магнітні острови та магнітні стохастичні шари. Крім цього, нагрівання плазми методами іонного та електронного циклотронних резонансів призводить до появи немаксвелівських швидких іонів, які взаємодіють з основною плазмою та тепловими іонами. Щоб отримати повний опис поведінки плазми в таких умовах, необхідно урахувати взаємодію частинок плазми між собою, а саме – кулонівські зіткнення в немаксвелівському середовищі. Представлено повний вигляд дискретного оператора зіткнень у загальній еквівалентній формі Монте Карло із використанням величини очікування та квадрату стандартного відхилення. Також використано наближення ізотропної плазми. Із використанням цього оператора проведено числове моделювання релаксації продуктів термоядерної реакції, таких як альфа-частинки, протони та іони дейтерію на основній плазмі. У поданому моделюванні використовується наближення, де основна плазма може бути описана за допомогою дельта-функції. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Фундаментальная физика плазмы Discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation Дискретний оператор зіткнень для моделювання релаксацїї термоядерної немаксвелівської плазми Дискретный столкновительный оператор для моделирования релаксации термоядерной немаксвеловской плазмы Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation |
| spellingShingle |
Discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation Shyshkin, O.A. Vozniuk, D.V. Girka, I.O. Фундаментальная физика плазмы |
| title_short |
Discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation |
| title_full |
Discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation |
| title_fullStr |
Discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation |
| title_full_unstemmed |
Discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation |
| title_sort |
discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation |
| author |
Shyshkin, O.A. Vozniuk, D.V. Girka, I.O. |
| author_facet |
Shyshkin, O.A. Vozniuk, D.V. Girka, I.O. |
| topic |
Фундаментальная физика плазмы |
| topic_facet |
Фундаментальная физика плазмы |
| publishDate |
2018 |
| language |
English |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Дискретний оператор зіткнень для моделювання релаксацїї термоядерної немаксвелівської плазми Дискретный столкновительный оператор для моделирования релаксации термоядерной немаксвеловской плазмы |
| description |
The plasma observed in modern fusion devices very often exhibits strongly non-Maxwellian distribution. This
is the result of magnetic field lines reconnection with formation of magnetic resonant structures like magnetic
islands and stochastic layers. Along with that, the plasma heating by means of neutral beam injection (NBI) and
ion/electron cyclotron resonance frequency (ICRF/ECRF) heating induce the non-Maxwellian fast ions. In order to
get the comprehensive description of plasmas one should take care of plasma particles interaction, i.e. Coulomb
collisions in non-Maxwellian environment. In present paper the expression for the discretized collision operator of a
general Monte Carlo equivalent form in terms of expectation values and standard deviation for the non-Maxwellian
bulk distribution function is derived for a magnetized plasma assuming distribution function isotropy. The
simulation for relaxation of fusion product fractions like -particles, protons and deuterium ions on background
plasma particles is performed with the use of presented collision operator. On this purpose the δ-function
distribution for the bulk plasmas is assumed.
Плазма, которая наблюдается в современных установках темоядерного синтеза, очень часто
характеризуется немаксвелловской функцией распределения. Такое распределение может быть результатом
пересоединения силовых линий магнитного поля с последующим формированием резонансных структур,
таких как магнитные острова и стохастические магнитные слои. Кроме того, нагрев плазмы методами
ионного и электронного циклотронных резонансов приводит к появлению немаксвелловских быстрых
ионов, которые, в свою очередь, взаимодействуют с основной плазмой и тепловыми ионами. Чтобы
получить полное описание поведения плазмы в таких условиях, необходимо учесть взаимодействие между
частицами, а именно – кулоновские столкновения в немаксвелловской среде. Представлено полное
выражение для дискретного столкновительного оператора в общей эквивалентной форме Монте Карло с
использованием ожидаемой величины и квадрата стандартного отклонения, а также в приближении
изотропного распределения основной плазмы. При помощи данного оператора проведено численное
моделирование релаксации продуктов термоядерной реакции, таких как альфа-частицы, протоны и ионы
дейтерия на основной плазме. В данном моделировании использовалось приближение, где основная плазма
может быть описана дельта-функцией.
Плазма, що спостерігається в сучасних пристроях керованого термоядерного синтезу, часто
характеризується немаксвелівською функцією розподілу. Цей розподіл може бути результатом
перез’єднання силових ліній магнітного поля з подальшим формуванням резонансних структур, таких як
магнітні острови та магнітні стохастичні шари. Крім цього, нагрівання плазми методами іонного та
електронного циклотронних резонансів призводить до появи немаксвелівських швидких іонів, які
взаємодіють з основною плазмою та тепловими іонами. Щоб отримати повний опис поведінки плазми в
таких умовах, необхідно урахувати взаємодію частинок плазми між собою, а саме – кулонівські зіткнення в
немаксвелівському середовищі. Представлено повний вигляд дискретного оператора зіткнень у загальній
еквівалентній формі Монте Карло із використанням величини очікування та квадрату стандартного
відхилення. Також використано наближення ізотропної плазми. Із використанням цього оператора
проведено числове моделювання релаксації продуктів термоядерної реакції, таких як альфа-частинки,
протони та іони дейтерію на основній плазмі. У поданому моделюванні використовується наближення, де
основна плазма може бути описана за допомогою дельта-функції.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148865 |
| citation_txt |
Discretized collision operator for simulations of fusion non-maxwellian plasma relaxation / O.A. Shyshkin, D.V. Vozniuk, I.O. Girka // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 6. — С. 101-104. — Бібліогр.: 10 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT shyshkinoa discretizedcollisionoperatorforsimulationsoffusionnonmaxwellianplasmarelaxation AT vozniukdv discretizedcollisionoperatorforsimulationsoffusionnonmaxwellianplasmarelaxation AT girkaio discretizedcollisionoperatorforsimulationsoffusionnonmaxwellianplasmarelaxation AT shyshkinoa diskretniioperatorzítknenʹdlâmodelûvannârelaksacíítermoâdernoínemaksvelívsʹkoíplazmi AT vozniukdv diskretniioperatorzítknenʹdlâmodelûvannârelaksacíítermoâdernoínemaksvelívsʹkoíplazmi AT girkaio diskretniioperatorzítknenʹdlâmodelûvannârelaksacíítermoâdernoínemaksvelívsʹkoíplazmi AT shyshkinoa diskretnyistolknovitelʹnyioperatordlâmodelirovaniârelaksaciitermoâdernoinemaksvelovskoiplazmy AT vozniukdv diskretnyistolknovitelʹnyioperatordlâmodelirovaniârelaksaciitermoâdernoinemaksvelovskoiplazmy AT girkaio diskretnyistolknovitelʹnyioperatordlâmodelirovaniârelaksaciitermoâdernoinemaksvelovskoiplazmy |
| first_indexed |
2025-12-07T18:37:25Z |
| last_indexed |
2025-12-07T18:37:25Z |
| _version_ |
1850875728797630464 |