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Turbulent momentum transport in core tokamak plasmas and penetration of scrape-off layer flows

J Abiteboul, Ph Ghendrih, V Grandgirard, T Cartier-Michaud, G Dif-Pradalier, X Garbet, G Latu, C Passeron, Y Sarazin, A Strugarek2013年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The turbulent transport of toroidal angular momentum in the core of a tokamak plasma is investigated in global, full-f gyrokinetic simulations, performed with the GYSELA code in the flux-driven regime. During the initial turbulent phase, a front of positive Reynolds stress propagates radially, generating intrinsic toroidal rotation from a vanishing initial profile. This is also accompanied by a propagating front of turbulent heat flux. In the statistical steady-state regime, turbulent transport exhibits large-scale avalanche-like events which are found to transport both heat and momentum, and similar statistical properties are obtained for both fluxes. The impact of scrape-off layer flows is also investigated by modifying the boundary conditions in the simulations. The observed impact is radially localized for L-mode like poloidal profiles of parallel velocity at the edge, while a constant velocity at the edge can modify the core toroidal rotation profile in a large fraction of the radial domain.

日本語訳

トカマクプラズマのコアにおけるトロイダル運動量の乱流輸送を、フラックス駆動領域におけるGYSELAコードを用いた大域的ジャイロ運動論的(full-f)シミュレーションによって調べた。初期の乱流段階では、正のレイノルズ応力のフロントが径方向に伝播し、初期値ゼロのプロファイルから固有トロイダル回転を生成する。これに伴い、乱流熱流束の伝播フロントも観測される。統計的定常状態では、乱流輸送は大規模なアバランシェ様事象を示し、これらが熱と運動量の両方を輸送することが見出され、両フラックスについて類似した統計的性質が得られる。スクレイプオフ層の流れの影響も、シミュレーションにおける境界条件を変更することによって調べた。観測された影響は、端部におけるLモード様のポロイダル速度プロファイルに対しては径方向に局在化する一方、端部での一定速度は、径方向領域の大部分においてコアのトロイダル回転プロファイルを変更し得る。

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Scrape-off layerMomentum transport
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