The zero-frequency linear plasma response to static applied non-axisymmetric fields is calculated using a resistive two-fluid model in diverted, toroidal geometry. Within this model, the effects on the plasma response of resistivity, rotation, differential ion and electron velocity, and dissipation are explored. Rotation is generally found to inhibit the formation of islands in the plasma, in qualitative agreement with theoretical results. When two-fluid effects are included, it is found that the penetration of the non-axisymmetric fields is generally greatest when the part of the electron rotation perpendicular to the equilibrium magnetic field is small at the mode-rational surface. Strong rotation shear in the edge is found to enhance the plasma response there. The entire plasma, including the separatrix and scrape-off layer, is included in the computational domain.

1.
I.
Barlow
,
M.
Bigi
,
J.
Bird
,
G.
Bonizzoni
,
R.
Buttery
,
R.
Clay
,
M.
De Benedetti
,
T.
Dobbing
,
T.
Gallagher
,
G.
Gervasini
,
G.
Gittini
,
T. C.
Hender
,
S.
Hotchin
,
J.
Last
,
E.
Lazzaro
,
M.
Lennholm
,
S.
Peruzzo
,
V.
Riccardo
,
L.
Rossi
,
A.
Santagiustina
,
D.
Starkey
,
A.
Stevens
,
M.
Tabellini
,
A.
Tanga
,
A.
Terrington
,
M.
Vincent
,
P.
Watkins
,
M.
Way
, and
M.
Williams
,
Fusion Eng. Des.
58–59
,
189
(
2001
).
2.
J. T.
Scoville
and
R. J.
La Haye
,
Nucl. Fusion
43
,
250
(
2003
).
3.
T. E.
Evans
,
R. A.
Moyer
,
P. R.
Thomas
,
J. G.
Watkins
,
T. H.
Osborne
,
J. A.
Boedo
,
E. J.
Doyle
,
M. E.
Fenstermacher
,
K. H.
Finken
,
R. J.
Groebner
,
M.
Groth
,
J. H.
Harris
,
R. J.
La Haye
,
C. J.
Lasnier
,
S.
Masuzaki
,
N.
Ohyabu
,
D. G.
Pretty
,
T. L.
Rhodes
,
H.
Reimerdes
,
D. L.
Rudakov
,
M. J.
Schaffer
,
G.
Wang
, and
L.
Zeng
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
235003
(
2004
).
4.
K. H.
Burrell
,
T. E.
Evans
,
E. J.
Doyle
,
M. E.
Fenstermacher
,
R. J.
Groebner
,
A. W.
Leonard
,
R. A.
Moyer
,
T. H.
Osborne
,
M. J.
Schaffer
,
P. B.
Snyder
,
P. R.
Thomas
,
W. P.
West
,
J. A.
Boedo
,
A. M.
Garofalo
,
P.
Gohil
,
G. L.
Jackson
,
R. J.
La Haye
,
C. J.
Lasnier
,
H.
Reimerdes
,
T. L.
Rhodes
,
J. T.
Scoville
,
W. M.
Solomon
,
D. M.
Thomas
,
G.
Wang
,
J. G.
Watkins
, and
L.
Zeng
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
47
,
B37
(
2005
).
5.
R. A.
Moyer
,
T. E.
Evans
,
T. H.
Osborne
,
P. R.
Thomas
,
M.
Bécoulet
,
J.
Harris
,
K.-H.
Finken
,
J. A.
Boedo
,
E. J.
Doyle
,
M. E.
Fenstermacher
,
P.
Gohil
,
R. J.
Groebner
,
M.
Groth
,
G. L.
Jackson
,
R. J.
La Haye
,
C. J.
Lasnier
,
A. W.
Leonard
,
G. R.
McKee
,
H.
Reimerdes
,
T. L.
Rhodes
,
D. L.
Rudakov
,
M. J.
Schaffer
,
P. B.
Snyder
,
M. R.
Wade
,
G.
Wang
,
J. G.
Watkins
,
W. P.
West
, and
L.
Zeng
,
Phys. Plasmas
12
,
056119
(
2005
).
6.
T. E.
Evans
,
R. A.
Moyer
,
J. G.
Watkins
,
T. H.
Osborne
,
P. R.
Thomas
,
M.
Bécoulet
,
J. A.
Boedo
,
E. J.
Doyle
,
M. E.
Fenstermacher
,
K. H.
Finken
,
R. J.
Groebner
,
M.
Groth
,
J. H.
Harris
,
G. L.
Jackson
,
R. J.
La Haye
,
C. J.
Lasnier
,
S.
Masuzaki
,
N.
Ohyabu
,
D. G.
Pretty
,
H.
Reimerdes
,
T. L.
Rhodes
,
D. L.
Rudakov
,
M. J.
Schaffer
,
M. R.
Wade
,
G.
Wang
,
W. P.
West
, and
L.
Zeng
,
Nucl. Fusion
45
,
595
(
2005
).
7.
Y.
Liang
,
H. R.
Koslowski
,
P. R.
Thomas
,
E.
Nardon
,
B.
Alfier
,
P.
Andrew
,
Y.
Andrew
,
G.
Arnoux
,
Y.
Baranov
,
M.
Bécoulet
,
M.
Beurskens
,
T.
Biewer
,
M.
Bigi
,
K.
Crombe
,
E.
De La Luna
,
P.
de Vries
,
W.
Fundamenski
,
S.
Gerasimov
,
C.
Giroud
,
M.
Gryaznevich
,
N.
Hawkes
,
S.
Hotchin
,
D.
Howell
,
S.
Jachmich
,
V.
Kiptily
,
L.
Moreira
,
V.
Parail
,
S. D.
Pinches
,
E.
Rachlew
, and
O.
Zimmerman
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
265004
(
2007
).
8.
Y.
Liang
,
C. G.
Gimblett
,
P. K.
Browning
,
P.
Devoy
,
A.
Alfier
,
G.
Calabró
,
C.
Giroud
,
D.
Harting
,
H. R.
Koslowski
,
S.
Jachmich
,
J.
Pearson
,
Y.
Sun
,
C.
Wiegmann
,
T.
Zhang
, and JET-EFDA Contributors,
Nucl. Fusion
51
,
073001
(
2011
).
9.
W.
Suttrop
,
T.
Eich
,
J. C.
Fuchs
,
S.
Günter
,
A.
Janzer
,
A.
Herrmann
,
A.
Kallenbach
,
P. T.
Lang
,
T.
Lunt
,
M.
Maraschek
,
R. M.
McDermott
,
A.
Mlynek
,
T.
Pütterich
,
M.
Rott
,
T.
Vierle
,
E.
Wolfrum
,
Q.
Yu
,
I.
Zammuto
,
H.
Zohm
, and ASDEX Upgrade Team,
Phys. Rev. Lett.
106
,
225004
(
2011
).
10.
A. M.
Garofalo
,
K. H.
Burrell
,
J. C.
DeBoo
,
J. S.
deGrassie
,
G. L.
Jackson
,
M.
Lanctot
,
H.
Reimerdes
,
M. J.
Schaffer
,
W. M.
Solomon
, and
E. J.
Strait
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
195005
(
2008
).
11.
R. J.
Buttery
,
S.
Gerhardt
,
R. J.
La Haye
,
Y. Q.
Liu
,
H.
Reimerdes
,
S.
Sabbagh
,
M. S.
Chu
,
T. H.
Osborne
,
J.-K.
Park
,
R. I.
Pinsker
,
E. J.
Strait
,
J. H.
Yu
, and DIII-D and NSTX Teams,
Nucl. Fusion
51
,
073016
(
2011
).
12.
A. H.
Boozer
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
52
,
104001
(
2010
).
13.
J.-K.
Park
,
A. H.
Boozer
,
J. E.
Menard
,
A. M.
Garofalo
,
M. J.
Schaffer
,
R. J.
Hawryluk
,
S. M.
Kaye
,
S. P.
Gerhardt
,
S. A.
Sabbagh
, and NSTX Team,
Phys. Plasmas
16
,
056115
(
2009
).
14.
R.
Fitzpatrick
and
T. C.
Hender
,
Phys. Fluids B
3
,
644
(
1991
).
15.
R.
Fitzpatrick
,
Nucl. Fusion
33
,
1049
(
1993
).
16.
F. L.
Waelbroeck
and
R.
Fitzpatrick
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
1703
(
1997
).
17.
R.
Fitzpatrick
,
Phys. Plasmas
5
,
3325
(
1998
).
18.
A. J.
Cole
,
C. C.
Hegna
, and
J. D.
Callen
,
Phys. Plasmas
15
,
056102
(
2008
).
19.
F. L.
Waelbroeck
,
Nucl. Fusion
49
,
104025
(
2009
).
20.
A. H.
Boozer
,
Phys. Plasmas
6
,
831
(
1999
).
21.
J.-K.
Park
,
A. H.
Boozer
, and
A. H.
Glasser
,
Phys. Plasmas
14
,
052110
(
2007
).
22.
A. H.
Glasser
, “The direct criterion of Newcomb for the stability of an axisymmetric toroidal plasma,” Los Alamos Technical Report No. LA-UR-95-528,
1995
.
23.
A. H.
Boozer
and
C.
Nührenberg
,
Phys. Plasmas
13
,
102501
(
2006
).
24.
Y. Q.
Liu
,
A.
Bondeson
,
C. M.
Fransson
,
B.
Lennartson
, and
C.
Breitholtz
,
Phys. Plasmas
7
,
3681
(
2000
).
25.
M. J.
Lanctot
,
H.
Reimerdes
,
A. M.
Garofalo
,
M. S.
Chu
,
Y. Q.
Liu
,
E. J.
Strait
,
G. L.
Jackson
,
R. J.
La Haye
,
M.
Okabayashi
,
T. H.
Osborne
, and
M. J.
Schaffer
,
Phys. Plasmas
17
,
030701
(
2010
).
26.
Y.
Liu
,
A.
Kirk
, and
E.
Nardon
,
Phys. Plasmas
17
,
122502
(
2010
).
27.
M. F.
Heyn
,
I. B.
Ivanov
,
S. V.
Kasilov
,
W.
Kernbichler
,
I.
Joseph
,
R. A.
Moyer
, and
A. M.
Runov
,
Nucl. Fusion
48
,
024005
(
2008
).
28.
E.
Nardon
,
P.
Tamain
,
M.
Bécoulet
,
G.
Huysmans
, and
F. L.
Waelbroek
,
Nucl. Fusion
50
,
034002
(
2010
).
29.
Q.
Yu
,
S.
Günter
, and
K. H.
Finken
,
Phys. Plasmas
16
,
042301
(
2009
).
30.
V. A.
Izzo
and
I.
Joseph
,
Nucl. Fusion
48
,
115004
(
2008
).
31.
N. M.
Ferraro
,
S. C.
Jardin
, and
P. B.
Snyder
,
Phys. Plasmas
17
,
102508
(
2010
).
32.
M. J.
Schaffer
,
J. E.
Menard
,
M. P.
Aldan
,
J. M.
Bialek
,
T. E.
Evans
, and
R. A.
Moyer
,
Nucl. Fusion
48
,
024004
(
2008
).
33.
P. B.
Snyder
,
K. H.
Burrell
,
H. R.
Wilson
,
M. S.
Chu
,
M. F.
Fenstermacher
,
A. W.
Leonard
,
R. A.
Moyer
,
T. H.
Osborne
,
M.
Umansky
,
W. P.
West
, and
X. Q.
Xu
,
Nucl. Fusion
47
,
961
(
2007
).
34.
N.
Aiba
,
S.
Tokuda
,
M.
Furukawa
,
N.
Oyama
, and
T.
Ozeki
,
Nucl. Fusion
49
,
065015
(
2009
).
35.
N. M.
Ferraro
and
S. C.
Jardin
,
J. Comput. Phys.
228
,
7742
(
2009
).
36.
R. H.
Cohen
and
D. D.
Ryutov
,
Phys. Plasmas
8
,
1451
(
2001
).
37.
J. A.
Snipes
,
B.
LaBombard
,
M.
Greenwald
,
I. H.
Hutchinson
,
J.
Irby
,
Y.
Lin
,
A.
Mazurenko
, and
M.
Porkolab
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
43
,
L23
(
2001
).
38.
K. H.
Burrell
,
M. E.
Austin
,
D. P.
Brennan
,
J. C.
DeBoo
,
E. J.
Doyle
,
P.
Gohil
,
C. M.
Greeneld
,
R. J.
Groebner
,
L. L.
Lao
,
T. C.
Luce
,
M. A.
Makowski
,
G. R.
McKee
,
R. A.
Moyer
,
T. H.
Osborne
,
M.
Porkolab
,
T. L.
Rhodes
,
J. C.
Rost
,
Schaffer
,
B. W.
Stallard
,
E. J.
Strait
,
M. R.
Wade
,
J. G.
Watkins
,
W. P.
West
, and
L.
Zeng
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
44
,
A253
(
2002
).
You do not currently have access to this content.