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Dynamics of the fast-ion acceleration in type-I ELMy H-mode scenarios on the TCV tokamak

J. Poley-Sanjuán, A. Jansen Van Vuuren, J. Galdón-Quiroga, S. Mazzi, M. Podestá, M.B. Dreval, B.P. Duval, A. Fasoli, A.N. Karpushov, B. Labit2026年3月Nuclear FusionIF 3出版社

Fast ions have been observed to be accelerated in the presence of Edge Localised Modes (ELMs) and MHD activity on the Tokamak á Configuration Variable. The acceleration time, velocity-space and frequency dynamics have been resolved by analysing the fast-ion losses measured using a unique Fast Ion Loss Detector (FILD) that allows microsecond velocity-space mapping. The findings presented herein complement and extend previous studies done at the Asdex Upgrade Tokamak and show a decorrelation between the acceleration and the ELM crash. The experimental scenario is a high-confinement mode (H-mode) plasma, characterised by low density, high electron temperature and, hence, long slowing down times of the fast-ion population. Significant MHD activity has been observed in the inter-ELM-crash period with frequencies ranging from 50 to 250 kHz. These modes exhibit strong down-chirping and burst signatures. The empirical dependence of the modes’ frequency upon the plasma density identifies them as Alfvén Eigenmodes (AEs) and locates them in the outer region of the plasma, where the resonance conditions between the fast ions and modes are fulfilled. Their resonant interaction with the fast-ion, generated using a Neutral Beam Injector, changes during the ELM cycle according to the changes in the plasma parameters, such as density and temperature. The fast-ion losses are also identified using orbit following simulations, allowing us to distinguish the different contributions to the FILD signal. The pre-ELM AEs’ frequencies and the velocity-space of the MHD-induced fast-ion losses are preserved on the FILD signal during the first ∼800 microseconds of the ELM crash, suggesting a complex interaction between AEs, fast ions and ELMs.

日本語訳

トカマク・ア・コンフィギュラシオン・バリアブルにおいて、高速イオンが周辺局在モード(ELMs)およびMHD活動の存在下で加速されることが観測された。加速時間、速度空間、および周波数ダイナミクスは、マイクロ秒スケールの速度空間マッピングを可能にする独自の高速イオン損失検出器(FILD)を用いて測定された高速イオン損失の解析によって解明された。ここで示す知見は、Asdex Upgradeトカマクで行われた従来の研究を補完し拡張するものであり、加速とELMクラッシュとの間に非相関があることを示す。実験シナリオは、低密度、高電子温度、それゆえ高速イオン集団の長い減速時間を特徴とする高閉じ込めモード(Hモード)プラズマである。有意なMHD活動が、ELMクラッシュ間の期間に50~250 kHzの周波数で観測された。これらのモードは、強いダウンチャープおよびバースト状のシグネチャを示す。モード周波数のプラズマ密度に対する経験的依存性は、それらをAlfvén固有モード(AEs)と同定し、高速イオンとモードの間の共鳴条件が満たされるプラズマ外側領域に位置づける。中性粒子ビーム入射装置を用いて生成された高速イオンとのそれらの共鳴相互作用は、ELMサイクル中に、密度や温度などのプラズマパラメータの変化に応じて変化する。高速イオン損失はまた、軌道追跡シミュレーションを用いて同定され、FILD信号への異なる寄与を区別することを可能にする。ELMクラッシュの最初の∼800マイクロ秒の間、FILD信号上では、ELM前のAEsの周波数とMHD誘起高速イオン損失の速度空間が保持されており、AEs、高速イオン、ELMs間の複雑な相互作用を示唆している。

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Fusion Advanced Studies TorusEdge localized modeH-modeEnergetic ionTCVIon accelerationELMy H-mode

AIによる論文要約

TCVトカマクにおけるタイプI ELMy Hモードシナリオでの高速イオン加速のダイナミクス
JA核融合プラズマ物理やトカマク運転に興味のある学生や研究者。#核融合 #トカマク #ELM #高速イオン #MHD
LLM向け: {"Title": "高速イオン加速のELMとMHD活動によるダイナミクス", "Authors": "未提供", "Research Objective": …

TCVトカマクで、ELMとMHD活動による高速イオン加速を研究。FILDによる高速測定で、加速とELMクラッシュの相関が乱れることを発見。低密度・高電子温度のHモードで、50-250kHzのMHDモード(AE)が観測され、ダウンチャープやバーストを示す。AEと高速イオンの共鳴相互作用がELMサイクルで変化。軌道シミュレーションで損失を特定。ELMクラッシュ後800μs間、AE特性が保持される複雑な相互作用が示唆された。

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