Saturation of fishbone instability by self-generated zonal flows in tokamak plasmas - Archive ouverte HAL
Pré-Publication, Document De Travail Année : 2023

Saturation of fishbone instability by self-generated zonal flows in tokamak plasmas

G. Brochard
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C. Liu
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X. Wei
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W. Heidbrink
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Z. Lin
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N. Gorelenkov
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C. Chrystal
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X. Du
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J. Bao
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A. R. Polevoi
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M. Schneider
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S. H. Kim
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S. D. Pinches
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P. Liu
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J. H. Nicolau
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Résumé

Gyrokinetic simulations of the fishbone instability in DIII-D tokamak plasmas find that self-generated zonal flows can dominate the nonlinear saturation by preventing coherent structures from persisting or drifting in the energetic particle phase space when the mode frequency down-chirps. Results from the simulation with zonal flows agree quantitatively, for the first time, with experimental measurements of the fishbone saturation amplitude and energetic particle transport. Moreover, the fishbone-induced zonal flows are likely responsible for the formation of an internal transport barrier that was observed after fishbone bursts in this DIII-D experiment. Finally, gyrokinetic simulations of a related ITER baseline scenario show that the fishbone induces insignificant energetic particle redistribution and may enable high performance scenarios in ITER burning plasma experiments.
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Dates et versions

hal-04254212 , version 1 (23-10-2023)

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Citer

G. Brochard, C. Liu, X. Wei, W. Heidbrink, Z. Lin, et al.. Saturation of fishbone instability by self-generated zonal flows in tokamak plasmas. 2023. ⟨hal-04254212⟩
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