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Modelling of plasma rotation accounting for neutral beam injection and perturbation coils in JET and TEXTOR

A. Nicolai, U. Daybelge, C. Yarim2004年被引用 6Nuclear FusionIF 3出版社

The impact of the helical perturbations, which can act as a momentum source or sink, on the rotation velocity is calculated on the basis of the ambipolarity constraint and the parallel momentum equation of the revisited neoclassical theory; this theory allows prediction of the parallel and poloidal flow speeds, v∥, and vΘ, respectively, and therefore the radial electric field Er via the usual radial momentum balance equation.Source terms account for the momentum deposition by neutral beam injection, pressure anisotropization and the force density, the latter two due to Fourier components of (rotating) helical fields.However, the neoclassical theory cannot account for the effect of the electrostatic turbulence on rotation in, e.g. TEXTOR L-modes. This is included by replacing the neoclassical viscosity η2 by an anomalous one due to turbulence. The main results can be summarized as follows.Using in the case of JET the data of shot #59316 the maximum rotation speed can be reproduced with an accuracy of 10%. A similar result is obtained for the TEXTOR shot #91269.If the angular velocity of the (m = 2, n = 1) Fourier component of the helical field is at low slip frequencies ωp − ωf (ωp is the plasma rotation frequency and ωf the rotation frequency of the helical field) gradually reduced to zero, a localized minimum appears and the gradient of the toroidal velocity becomes around 4 × 105 s−1 (JET).However, if the slip frequency is larger than a critical value, the rotation profile of the rotation velocity is not influenced as observed at JET.Although it is possible to create a large velocity shear around the singular surface, this shear is nonetheless limited by the reduction of the central velocity. Therefore, it might not be possible to trigger an ITB by plasma braking at the singular surface.

日本語訳

運動量の源または吸収源として働き得るヘリカル摂動が回転速度に及ぼす影響を、再訪された新古典理論の両極性条件と平行運動量方程式に基づいて計算する。この理論は、平行およびポロイダル流速度 v∥ および vΘ をそれぞれ予測することを可能にし、したがって通常の動径運動量バランス方程式を介して径電場 Er を予測する。ソース項は、中性粒子ビーム入射による運動量付与、圧力異方化、および力密度を考慮に入れる。後者の2つは(回転する)ヘリカル場のフーリエ成分によるものである。しかしながら、新古典理論は、例えば TEXTOR Lモードにおける回転に対する静電乱流の効果を説明することはできない。これは、新古典粘性 η2 を乱流による異常粘性に置き換えることによって含められる。主な結果は以下のように要約される。JET の場合、ショット #59316 のデータを用いると、最大回転速度は10%の精度で再現できる。TEXTOR ショット #91269 についても同様の結果が得られる。ヘリカル場の (m = 2, n = 1) フーリエ成分の角速度が、低いすべり周波数 ωp − ωf(ωp はプラズマ回転周波数、ωf はヘリカル場の回転周波数)で徐々にゼロに減少すると、局所的な極小が現れ、トロイダル速度の勾配は約 4 × 105 s−1(JET)になる。しかしながら、すべり周波数が臨界値より大きい場合、回転速度の回転プロファイルは影響を受けない。これは JET で観測されたとおりである。特異面の周囲に大きな速度シアを作り出すことは可能であるが、このシアは中心速度の減少によって制限される。したがって、特異面でのプラズマ制動によって ITB を誘発することはできないかもしれない。

装置

jet高精度(タイトル一致)textor高精度(タイトル一致)

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JETNeutral beamNeutral beam injectionTEXTORPlasma rotation
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