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Electron cyclotron heating can drastically alter reversed shear Alfvén eigenmode activity in DIII-D through finite pressure effects

M.A. Van Zeeland, W.W. Heidbrink, S.E. Sharapov, D. Spong, A. Cappa, Xi Chen, C. Collins, M. García-Muñoz, N.N. Gorelenkov, G.J. Kramer2016年被引用 47Nuclear FusionIF 3出版社

A recent DIII-D experiment investigating the impact of electron cyclotron heating (ECH) on neutral beam driven reversed shear Alfvén eigenmode (RSAE) activity is presented. The experiment includes variations of ECH injection location and timing, current ramp rate, beam injection geometry (on/off-axis), and neutral beam power. Essentially all variations carried out in this experiment were observed to change the impact of ECH on AE activity significantly. In some cases, RSAEs were observed to be enhanced with ECH near the off-axis minimum in magnetic safety factor (), in contrast to the original DIII-D experiments where the modes were absent when ECH was deposited near . It is found that during intervals when the geodesic acoustic mode (GAM) frequency at is elevated and the calculated RSAE minimum frequency, including contributions from thermal plasma gradients, is very near or above the nominal TAE frequency (fTAE), RSAE activity is not observed or RSAEs with a much reduced frequency sweep range are found. This condition is primarily brought about by ECH modification of the local electron temperature (Te) which can raise both the local Te at as well as its gradient. A q-evolution model that incorporates this reduction in RSAE frequency sweep range is in agreement with the observed spectra and appears to capture the relative balance of TAE or RSAE-like modes throughout the current ramp phase of over 38 DIII-D discharges. Detailed ideal MHD calculations using the NOVA code show both modification of plasma pressure and pressure gradient at play an important role in modifying the RSAE activity. Analysis of the ECH injection near the case where no frequency sweeping RSAEs are observed shows the typical RSAE is no longer an eigenmode of the system. What remains is an eigenmode with poloidal harmonic content reminiscent of the standard RSAE, but absent of the typical frequency sweeping behavior. The remaining eigenmode is also often strongly coupled to gap TAEs. Analysis with the non-perturbative gyro fluid code TAEFL confirms this change in RSAE activity and also shows a large drop in the resultant mode growth rates.

日本語訳

最近のDIII-D実験では、電子サイクロトロン加熱(ECH)が中性粒子ビーム駆動の反転シア・アルフヴェン固有モード(RSAE)活動に与える影響を調査した結果が報告されている。この実験には、ECH入射位置とタイミング、電流立ち上げ速度、ビーム入射形状(オン/オフ軸)、中性粒子ビーム出力の変化が含まれる。この実験で実施された実質的にすべての変化は、AE活動に対するECHの影響を有意に変化させることが観測された。いくつかの場合では、磁気安全係数()のオフ軸最小値付近へのECH入射によりRSAEが増強されることが観測され、これはモードが付近にECHが堆積されたときに消失した当初のDIII-D実験とは対照的である。における測地線音響モード(GAM)周波数が上昇し、熱プラズマ勾配の寄与を含む計算上のRSAE最小周波数が名目上のTAE周波数(fTAE)に非常に近いかそれ以上となる期間中は、RSAE活動が観測されないか、周波数掃引範囲が大幅に減少したRSAEが見られることが判明した。この条件は主に、ECHによる局所電子温度(Te)の変調によって引き起こされ、これはにおける局所Teとその勾配の両方を上昇させ得る。このRSAE周波数掃引範囲の減少を組み込んだq発展モデルは、観測されたスペクトルと一致し、38を超えるDIII-D放電の電流立ち上げ段階全体を通じてTAE様またはRSAE様モードの相対的なバランスを捉えているように見える。NOVAコードを用いた詳細な理想MHD計算は、におけるプラズマ圧力と圧力勾配の両方の変調がRSAE活動の変調に重要な役割を果たすことを示している。周波数掃引するRSAEが観測されない付近へのECH入射の解析では、典型的なRSAEはもはやこの系の固有モードではないことが示される。残る固有モードは、標準的なRSAEを思わせるポロイダル高調波成分を持つが、典型的な周波数掃引挙動は持たない。残る固有モードはまた、ギャップTAEに強く結合していることが多い。非摂動ジャイロ流体コードTAEFLによる解析は、このRSAE活動の変化を確認し、結果として生じるモード成長率の大幅な低下も示している。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DAlfvén waveElectron cyclotron heatingAlfvén eigenmodeReversed magnetic shearShear Alfvén waves
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