The poloidal and toroidal impurity flows in the edge transport barrier of H-mode plasmas have been studied over a wide range of pedestal top ion collisionalities. A comparison of the edge poloidal rotation measurements to neoclassical predictions shows good agreement in all cases. The measured edge impurity toroidal rotation is observed to change sign from co-current to counter-current with decreasing collisionality. The switch occurs at the same collisionality at which neoclassical theory predicts the main ion poloidal rotation to change from the electron to the ion diamagnetic direction. The behaviour of these two species, when used to calculate the main ion toroidal rotation via the radial force balance equation, leads to fairly constant co-current main ion toroidal rotation. Hence, at low collisionality, due to a reduced frictional coupling, the main ion-impurity differential rotation can be quite large. The behaviour of impurity ion flows on a flux surface has also been investigated in detail and it was found that the measurements are consistent with the continuity equation only if the poloidally asymmetric impurity density distribution is taken into account. The asymmetry is found to be the result of the interplay of all forces in the parallel momentum balance, with the friction force providing the dominant drive. Close to the separatrix the poloidal centrifugal force, which is usually neglected, also gives an additional contribution to the impurity density asymmetry. Within the experimental uncertainties the ion temperature and the electrostatic potential are simultaneous flux functions, despite the presence of a poloidally asymmetric impurity density profile.
Hモードプラズマのエッジ輸送障壁におけるポロイダルおよびトロイダル方向の不純物流が、広範囲のペデスタル頂部イオン衝突頻度にわたって研究された。エッジポロイダル回転測定と新古典論的予測との比較は、すべてのケースにおいて良好な一致を示している。測定されたエッジ不純物トロイダル回転は、衝突頻度の低下に伴い、コ・カレント方向からカウンター・カレント方向へ符号が変化することが観測された。この符号の切り替わりは、新古典論が主イオンのポロイダル回転が電子反磁性方向からイオン反磁性方向へ変化すると予測するのと同じ衝突頻度で発生する。動径力平衡方程式を用いて主イオンのトロイダル回転を計算する際のこれら2つの種の挙動は、ほぼ一定のコ・カレント方向の主イオントロイダル回転をもたらす。したがって、低衝突頻度では、摩擦結合の低減により、主イオンと不純物の間の差動回転はかなり大きくなり得る。磁気面上での不純物イオン流の挙動も詳細に調査され、ポロイダル方向に非対称な不純物密度分布を考慮した場合にのみ、測定結果が連続の式と一致することが見出された。この非対称性は、平行運動量バランスにおけるすべての力の相互作用の結果であり、摩擦力が主要な駆動力を提供することが判明した。セパラトリックス近傍では、通常無視されるポロイダル遠心力も不純物密度の非対称性に追加の寄与を与える。実験的不確実性の範囲内で、ポロイダル方向に非対称な不純物密度分布が存在するにもかかわらず、イオン温度と静電ポテンシャルは同時に磁気面の関数であることが示された。