ПЛАЗМА, ГИДРО- И ГАЗОДИНАМИКА

Принцип виртуального кожуха в моделях с 2D плазмой и 3D стенкой в токамаке

В. Д. Пустовитов^ab, М. Е. Суховицкая<sup>ab

a</sup> Национальный исследовательский институт МФТИ, 141701 Долгопрудный, Россия
^b Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”, 123098 Москва, Россия

Аннотация: Оценивается ошибка в описании магнитного поля, возникающая при наложении условия, что внешнее трехмерное (3D) возмущение $\mathbf{b}$ не проникает в плазму в токамаке. Такой прием применяется при решении задач эволюции равновесной плазмы в коде CarMa [F. Villone, L. Barbato, S. Mastrostefano, and S. Ventre, Plasma Phys. Control. Fusion 55, 095008 (2013)], когда плазма рассматривается как двумерный объект (2D), а стенка вакуумной камеры — 3D. Тороидальная поверхность, разделяющая 2D и 3D области, называется coupling surface (CS), она выполняет функцию виртуального кожуха, но с дополнительным условием $\mathbf{b} = 0$ внутри CS. Здесь обращается внимание на тот факт, что в обычной ситуации поле $\mathbf{b}$ между плазмой и стенкой должно зависеть от реакции плазмы, но задание $\mathbf{b} = 0$ внутри тора CS в значительной степени устраняет эту неопределенность. При этом неизбежно возникает скачок тангенциальной компоненты $\mathbf{b}$ на CS, что требует наличия тока на этой поверхности. Оценивается величина этого фиктивного тока и его вклад в магнитное возмущение $\mathbf{b}$. Показано, что он существенно влияет на величину и распределение поля $\mathbf{b}$.

Поступила в редакцию: 19.05.2025
Исправленный вариант: 19.05.2025
Принята в печать: 10.07.2025

DOI: 10.31857/S0370274X25080151