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Characterization of intrinsic rotation drive on DIII-D

W.M. Solomon, K.H. Burrell, J.S. deGrassie, J.A. Boedo, A.M. Garofalo, R.A. Moyer, S.H. Muller, C.C. Petty, H. Reimerdes2011年被引用 54Nuclear FusionIF 3出版社

Recent experiments on DIII-D have focused on elucidating the drive mechanisms for intrinsic rotation in tokamak fusion plasmas. In H-mode plasmas, the effective torque at the edge (ρ > 0.8) associated with the intrinsic rotation shows a dependence on the pedestal pressure gradient ∇Pped, which is qualitatively consistent with models describing E × B shear as a means of creating 'residual stress' and driving intrinsic rotation. However, direct measurement of the turbulent Reynolds stress using probes suggests that this is not the full picture. Specifically, there is a significant mismatch between the plasma spin up and the inferred torque from the Reynolds stress at the edge, indicating that additional mechanisms are necessary to completely understand edge intrinsic rotation generation. A narrow rotation layer is observed near the separatrix, which can qualitatively be explained using a model of thermal ion orbit loss. Parametrically, the torque from such a process is expected to vary with . A good predictor of the edge intrinsic torque is obtained by including this dependence, together with the previously observed ∇Pped dependence, in a regression fit of a wide range of H-mode conditions. The intrinsic torque in the core (ρ < 0.5) of H-mode plasmas tends to be much smaller than observed at the edge, although some examples have been found where it is large enough to modify the rotation profile. For instance, in certain plasmas with electron cyclotron heating, a significant counter-intrinsic torque has been observed in the inner region of the plasma.

日本語訳

DIII-Dにおける最近の実験は、トカマク核融合プラズマにおける固有回転の駆動メカニズムの解明に焦点を当てている。Hモードプラズマにおいて、固有回転に関連する端部(ρ > 0.8)での有効トルクは、ペデスタル圧力勾配∇Ppedへの依存性を示し、これはE×Bシアが「残留応力」を生成し固有回転を駆動する手段であると記述するモデルと定性的に一致する。しかし、プローブを用いた乱流レイノルズ応力の直接測定は、これが全体像ではないことを示唆している。具体的には、端部におけるプラズマの回転加速とレイノルズ応力から推定されるトルクとの間に有意な不一致があり、端部固有回転生成を完全に理解するには追加のメカニズムが必要であることを示している。セパラトリクス近傍で狭い回転層が観測されており、これは熱イオン軌道損失のモデルを用いて定性的に説明できる。パラメトリックには、そのような過程からのトルクは、とともに変化すると予想される。この依存性を、先に観測された∇Pped依存性とともに回帰フィッティングに含めることにより、広範囲のHモード条件に対する端部固有トルクの良好な予測子が得られる。Hモードプラズマのコア領域(ρ < 0.5)における固有トルクは、端部で観測されるものよりもはるかに小さい傾向があるが、回転プロファイルを修正するのに十分な大きさである例もいくつか見つかっている。例えば、電子サイクロトロン加熱を伴う特定のプラズマでは、プラズマ内部領域において有意な反固有トルクが観測されている。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

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DIII-DIntrinsic rotation
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