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Study of turbulence modulation and core density peaking with CO2 laser collective scattering diagnostics in the EAST tokamak

P. Li, Y.D. Li, J.G. Li, G.J. Wu, T. Lan, B. Zhang, J.S. Geng, Y.K. Zhang, L.Q. Xu, H.L. Wang2020年被引用 7Nuclear FusionIF 3出版社

We report experiments designed to help us understand the interaction between electron-scale turbulence and plasma poloidal flow in tokamaks. Multiple electron-scale turbulence (for ) in the plasma radial region (ρ = 0–0.8) is simultaneously monitored by CO2 laser collective scattering diagnostics in the EAST tokamak. In the stable discharge phase with electron cyclotron resonance heating (ECRH) power modulation and constant neutral beam injection (NBI), a periodic change in the core density peaking factor can be obtained. We note that the intensity of turbulence and the core density peaking factor show a negative correlation, while the poloidal rotation speed is inversely proportional to the intensity of electron-scale turbulence. The correlation between turbulence and plasma flow is found to be closely related to the density peaking factor. The quasi-linear theory of electron-scale turbulence-driven intrinsic poloidal rotation is adopted, and it shows that plasma flow may exhaust the free energy of turbulence through Reynolds stress. Besides, by comparing the plasma flow shear and spatial cross-correlation of turbulence we observed that the spatial structure of turbulence at is more sensitive to flow shear than that of turbulence at . The possible mechanism for controlling the core density peaking, together with the unchanged density gradient in the outer plasma region 0.5–0.8) are favorable for controlling the fusion reaction rate if they can be extrapolated to burning plasma. The results for ECRH power modulation experiments without NBI are listed and analyzed simultaneously; these serve as a comparison and enrich the physical picture.

日本語訳

トカマクにおける電子スケール乱流とプラズマのポロイダルフローとの間の相互作用を理解するために設計された実験について報告する。EASTトカマクにおいて、CO2レーザー協同散乱計測により、プラズマ動径領域(ρ = 0–0.8)における複数の電子スケール乱流( )を同時に監視した。電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)パワー変調と一定の中性粒子ビーム入射(NBI)を伴う安定放電位相において、コア密度ピーキング係数 の周期的な変化が得られる。乱流強度とコア密度ピーキング係数は負の相関を示す一方、ポロイダル回転速度は電子スケール乱流強度に反比例することがわかった。乱流とプラズマフローとの間の相関は、密度ピーキング係数と密接に関連していることが見出された。電子スケール乱流駆動の固有ポロイダル回転の準線形理論を採用し、プラズマフローがレイノルズ応力を通じて乱流の自由エネルギーを消費し得ることを示す。さらに、プラズマフローシアと乱流の空間相互相関を比較することにより、 における乱流の空間構造は、 における乱流のそれよりもフローシアに対して敏感であることが観測された。コア密度ピーキングを制御する可能性のあるメカニズムは、外側プラズマ領域( 0.5–0.8)における不変の密度勾配とともに、燃焼プラズマに外挿できれば、核融合反応率の制御に有利である。NBIを伴わないECRHパワー変調実験の結果も併せて列挙・解析し、比較対象として物理的全体像を豊かにする。

装置

east高精度(タイトル一致)

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Plasma diagnosticsEASTScattering diagnostic
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