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Edge microstability of NSTX plasmas without and with lithium-coated plasma-facing components

J.M. Canik, W. Guttenfelder, R. Maingi, T.H. Osborne, S. Kubota, Y. Ren, R.E. Bell, H.W. Kugel, B.P. LeBlanc, V.A. Souhkanovskii2013年被引用 54Nuclear FusionIF 3出版社

The pedestal structure in NSTX is strongly affected by lithium coatings applied to the PFCs. In discharges with lithium, the density pedestal widens, and the electron temperature (Te) gradient increases inside a radius of ψN ∼ 0.95, but is unchanged for ψN > 0.95. The inferred effective electron thermal and particle profiles reflect the profile changes: is slightly increased in the near-separatrix region, and is reduced in the region ψN < 0.95 in the with-lithium case. The profile shows a broadening of the region with low diffusivity with lithium, while the minimum value within the steep-gradient region is comparable in the two cases. The linear microstability properties of the edge plasma without and with lithium have been analysed. At the pedestal top microtearing modes are unstable without lithium. These are stabilized by the stronger density gradient with lithium, becoming TEM-like with growth rates reduced and comparable to E × B shearing rates. In the region ψN > 0.95, both the pre- and with-lithium cases are calculated to be unstable to ETG modes, with higher growth rates with lithium. Both cases are also found to lie near the onset for kinetic ballooning modes, but in the second-stable region where growth rates decrease with increasing pressure gradient.

日本語訳

NSTXにおけるペデスタル構造は、PFCに適用されたリチウムコーティングによって強く影響を受ける。リチウムを用いた放電では、密度ペデスタルが広がり、電子温度(Te)勾配はψN ∼ 0.95の内側の半径で増加するが、ψN > 0.95では変化しない。推定された有効電子熱拡散係数および粒子拡散係数のプロファイルは、このプロファイル変化を反映している:リチウムを用いた場合、セパラトリックス近傍領域ではわずかに増加し、ψN < 0.95の領域では減少する。拡散係数のプロファイルは、リチウムを用いた場合に低拡散係数領域の広がりを示す一方、急勾配領域内の最小値は両ケースで同等である。リチウムを用いない場合と用いた場合の周辺プラズマの線形微視的不安定性が解析された。ペデスタル頂部では、リチウムを用いない場合に微視的テアリングモードが不安定である。これらはリチウムを用いた場合のより強い密度勾配によって安定化され、成長率が減少してE × Bシア流の速度と同程度となり、TEM様のモードとなる。ψN > 0.95の領域では、リチウムを用いない場合と用いた場合の両方でETGモードに対して不安定であると計算され、リチウムを用いた場合の方が成長率が高い。両ケースとも動力学バルーニングモードの不安定境界付近に位置することが見出されたが、圧力勾配の増加に伴って成長率が減少する第二安定領域内にある。

装置

nstx-u高精度(タイトル一致)

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LithiumPlasma-facing componentNSTX
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