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ELM mitigation by supersonic molecular beam injection: KSTAR and HL-2A experiments and theory

W.W. Xiao, P.H. Diamond, W.C. Kim, L.H. Yao, S.W. Yoon, X.T. Ding, S.H. Hahn, J. Kim, M. Xu, C.Y. Chen2014年被引用 51Nuclear FusionIF 3出版社

We report recent experimental results from HL-2A and KSTAR on ELM mitigation by supersonic molecular beam injection (SMBI). Cold particle deposition within the pedestal by SMBI is verified in both machines. The signatures of ELM mitigation by SMBI are an ELM frequency increase and ELM amplitude decrease. These persist for an SMBI influence time τI. Here, τI is the time for the SMBI influenced pedestal profile to refill. An increase in and a decrease in the energy loss per ELM ΔWELM were achieved in both machines. Physical insight was gleaned from studies of density and vΦ (toroidal rotation velocity) evolution, particle flux and turbulence spectra, divertor heat load. The characteristic gradients of the pedestal density soften and a change in vΦ was observed during a τI time. The spectra of the edge particle flux and density fluctuation with and without SMBI were measured in HL-2A and in KSTAR, respectively. A clear phenomenon observed is the decrease in divertor heat load during the τI time in HL-2A. Similar results are the profiles of saturation current density Jsat with and without SMBI in KSTAR. We note that τI/τp (particle confinement time) is close to ∼1, although there is a large difference in individual τI between the two machines. This suggests that τI is strongly related to particle-transport events. Experiments and analysis of a simple phenomenological model support the important conclusion that ELM mitigation by SMBI results from an increase in higher frequency fluctuations and transport events in the pedestal.

日本語訳

HL-2AおよびKSTARにおける超音速分子ビーム入射(SMBI)によるELM緩和に関する最近の実験結果を報告する。両装置において、SMBIによるペデスタル内への冷たい粒子の堆積が検証された。SMBIによるELM緩和の特徴は、ELM周波数の増加とELM振幅の減少である。これらはSMBI影響時間τIの間持続する。ここで、τIはSMBIの影響を受けたペデスタル分布が再充填されるまでの時間である。両装置において、ELMあたりのエネルギー損失ΔWELMの増加と減少が達成された。密度およびvΦ(トロイダル回転速度)の時間発展、粒子束および乱流スペクトル、ダイバータ熱負荷の研究から物理的知見が得られた。τIの間に、ペデスタル密度の特性勾配の軟化とvΦの変化が観測された。HL-2AおよびKSTARにおいて、それぞれSMBIの有無によるエッジ粒子束および密度揺動のスペクトルが測定された。観測された明確な現象は、HL-2AにおけるτI期間中のダイバータ熱負荷の減少である。KSTARにおけるSMBIの有無による飽和電流密度Jsatの分布も同様の結果を示す。両装置間で個々のτIには大きな差があるものの、τI/τp(粒子閉じ込め時間)が約1に近いことに注目する。これはτIが粒子輸送事象と強く関連していることを示唆する。実験および単純な現象論的モデルの解析は、SMBIによるELM緩和がペデスタルにおける高周波数揺動および輸送事象の増加に起因するという重要な結論を支持する。

装置

kstar高精度(タイトル一致)

wiki

Edge localized modeNeutral beam injectionKSTARHL-2AMolecular beamSupersonic molecular beam injection
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