Density pump-out phenomena are frequently observed in tokamak plasmas during central electron heating. On Experimental Advanced Superconducting Tokamak tokamak, we systematically investigated the plasma density response to variations in electron cyclotron resonance heating (ECRH) and neutral beam injection (NBI) power in electron heating dominated plasmas. It was observed that elevating EC or NBI power resulted in core density reduction. Interestingly, for comparable modifications in core electron temperature, NBI-induced density changes were more pronounced than those from ECRH. Simulation results indicate that both before and after increasing the heating power, density gradients strongly drive trapped electron mode (TEM), which partially explains the experimental observations. Furthermore, the impact of NBI power on ion temperature gradients could alter the dependence of temperature gradient-driven TEM on electron temperature gradients. We also observed that, under high-density conditions, the pump-out induced by EC power modulation was strongly reduced compared with the low-density case, but was markedly restored after impurity injection. This behavior can be understood as a modification of the dominant turbulence mode in the core plasma following impurity injection, with subsequent ECRH enhancement reversing this modification and consequently leading to elevated particle flux. These findings elucidate the physical mechanisms underlying density pump-out induced by high-power core heating in tokamak plasmas.
密度ポンプアウト現象は、トカマクプラズマにおいて中心電子加熱中に頻繁に観測される。Experimental Advanced Superconducting Tokamak トカマクにおいて、我々は電子加熱が支配的なプラズマにおける電子サイクロトロン共鳴加熱 (ECRH) および中性粒子ビーム入射 (NBI) パワーの変化に対するプラズマ密度応答を系統的に調査した。ECまたはNBIパワーを上昇させるとコア密度が減少することが観測された。興味深いことに、同等のコア電子温度変化に対して、NBI誘起の密度変化はECRHによるものよりも顕著であった。シミュレーション結果は、加熱パワーを増加させる前後ともに、密度勾配が捕捉電子モード (TEM) を強く駆動することを示しており、これは実験観測を部分的に説明する。さらに、NBIパワーがイオン温度勾配に及ぼす影響は、温度勾配駆動TEMの電子温度勾配への依存性を変化させ得る。我々はまた、高密度条件下では、ECパワー変調によって誘起されるポンプアウトが低密度の場合と比較して大幅に減少するが、不純物注入後には顕著に回復することを観測した。この挙動は、不純物注入後のコアプラズマにおける支配的な乱流モードの変化として理解でき、その後のECRH強化がこの変化を逆転させ、結果として粒子フラックスを上昇させる。これらの知見は、トカマクプラズマにおける高パワーコア加熱によって誘起される密度ポンプアウトの根底にある物理メカニズムを解明するものである。