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Comparative analysis of core heat transport of JET high density H-mode plasmas in carbon wall and ITER-like wall

Hyun-Tae Kim, M Romanelli, I Voitsekhovitch, T Koskela, J Conboy, C Giroud, G Maddison, E Joffrin, JET contributors2015年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

A consistent deterioration of global confinement in H-mode experiments has been observed in JET [1] following the replacement of all carbon plasma facing components (PFCs) with an all metal ('ITER-like') wall (ILW). This has been correlated to the observed degradation of the pedestal confinement, as lower electron temperature (Te) values are routinely measured at the top of the edge barrier region. A comparative investigation of core heat transport in JET-ILW and JET-CW (carbon wall) discharges has been performed, to assess whether core confinement has also been affected by the wall change.The results presented here have been obtained by analysing a set of discharges consisting of high density JET-ILW H-mode plasmas and comparing them against their counterpart discharges in JET-CW having similar global operational parameters. The set contains 10 baseline () discharge-pairs with 2.7 T toroidal magnetic field, 2.5 MA plasma current, and 14 to 17 MW of neutral beam injection (NBI) heating.Based on a Te profile analysis using high resolution Thomson scattering (HRTS) data, the Te profile peaking (i.e. core Te (ρ = 0.3) / edge Te (ρ = 0.7)) is found to be similar, and weakly dependent on edge Te, for both JET-ILW and JET-CW discharges. When ILW discharges are seeded with N2, core and edge Te both increase to maintain a similar peaking factor.The change in core confinement is addressed with interpretative TRANSP simulations. It is found that JET-ILW H-mode plasmas have higher NBI power deposition to electrons and lower NBI power deposition to ions as compared to the JET-CW counterparts. This is an effect of the lower electron temperature at the top of the pedestal. As a result, the core electron energy confinement time is reduced in JET-ILW discharges, but the core ion energy confinement time is not decreased. Overall, the core energy confinement is found to be the same in the JET-ILW discharges compared to the JET-CW counterparts.

日本語訳

JET [1]において、すべての炭素プラズマ対向部品(PFC)を全金属(「ITER類似」)壁(ILW)に交換した後、Hモードにおける全体閉じ込めの一貫した劣化が観測された。これは、ペデスタル閉じ込めの劣化と相関しており、端部障壁の上部で測定される電子温度(Te)の値が定常的に低くなっている。JET-ILWとJET-CW(炭素壁)の放電におけるコア熱輸送の比較調査を実施し、コア閉じ込めも壁の変更によって影響を受けるかどうかを評価した。ここで提示する結果は、高密度のJET-ILW Hモードプラズマからなる一連の放電を解析し、同様の全体運転パラメータを持つJET-CWの対応する放電と比較することにより得られた。このセットには、トロイダル磁場2.7 T、プラズマ電流2.5 MA、中性粒子ビーム入射(NBI)加熱14~17 MWの10組のベースライン放電対が含まれる。高分解能トムソン散乱(HRTS)データを用いたTeプロファイル解析に基づき、Teプロファイルのピーキング(すなわち、コアTe(ρ = 0.3)/端部Te(ρ = 0.7))は、JET-ILWとJET-CWの両方の放電で類似しており、端部Teに弱く依存することがわかった。ILW放電にN2をシードすると、コアTeと端部Teの両方が増加し、ピーキング係数は同様に維持された。コア閉じ込めの変化は、解釈用TRANSPシミュレーションを用いて検討された。その結果、JET-ILW Hモードプラズマでは、JET-CWの対応するプラズマと比較して、NBIパワーの電子への堆積が高く、イオンへの堆積が低いことがわかった。これは、ペデスタル上部の電子温度が低いことによる効果である。その結果、JET-ILW放電ではコア電子エネルギー閉じ込め時間が短縮されるが、コアイオンエネルギー閉じ込め時間は減少しない。全体として、JET-ILW放電のコアエネルギー閉じ込めは、JET-CWの対応する放電と比較して同じであることがわかった。

装置

iter高精度(タイトル一致)jet高精度(タイトル一致)

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ITERJETH-modeHeat transportITER-like wall
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