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Non-linear dynamics of toroidicity-induced Alfvén eigenmodes on the National Spherical Torus Experiment

M. Podestà, R.E. Bell, N.A. Crocker, E.D. Fredrickson, N.N. Gorelenkov, W.W. Heidbrink, S. Kubota, B.P. LeBlanc, H. Yuh2011年被引用 36Nuclear FusionIF 3出版社

The National Spherical Torus Experiment (NSTX, (Ono et al2000 Nucl. Fusion40 557)) routinely operates with neutral beam injection as the primary system for heating and current drive. The resulting fast ion population is super-Alfvénic, with velocities 1 < vfast/vAlfven < 5. This provides a strong drive for toroidicity-induced Alfvén eigenmodes (TAEs). As the discharge evolves, the fast ion population builds up and TAEs exhibit increasing bursts in amplitude and down-chirps in frequency, which eventually lead to a so-called TAE avalanche. Avalanches cause large (≲30%) fast ion losses over ∼1 ms, as inferred from the neutron rate. The increased fast ion losses correlate with a stronger activity in the TAE band. In addition, it is shown that a n = 1 mode with frequency well below the TAE gap appears in the Fourier spectrum of magnetic fluctuations as a result of non-linear mode coupling between TAEs during avalanche events. The non-linear coupling between modes, which leads to enhanced fast ion transport during avalanches, is investigated.

日本語訳

国立球状トーラス実験装置(NSTX、Onoら2000 Nucl. Fusion 40 557)は、中性粒子ビーム入射を加熱および電流駆動の主要システムとして日常的に運転している。その結果生じる高速イオン集団は超アルヴェン速度であり、速度は1 < v_fast/v_Alfven < 5である。これはトロイダル性誘起アルヴェン固有モード(TAE)に対する強い駆動を与える。放電が進行するにつれて、高速イオン集団が蓄積され、TAEは振幅の増大するバーストと周波数の下降チャープを示し、最終的にいわゆるTAEアバランシェに至る。アバランシェは、中性子率から推測されるように、約1 msにわたって大きな(約30%以下の)高速イオン損失を引き起こす。増大した高速イオン損失は、TAEバンドにおけるより強い活動と相関する。さらに、アバランシェ事象中のTAE間の非線形モード結合の結果として、TAEギャップよりかなり低い周波数を持つn = 1モードが磁気揺動のフーリエスペクトルに現れることが示される。アバランシェ中の高速イオン輸送の増強をもたらすモード間の非線形結合が調査される。

装置

nstx-u高精度(タイトル一致)

wiki

Alfvén waveAlfvén eigenmodeNSTXSpherical torus
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