Plasma turbulence is studied using Doppler reflectometry at the TJ-II stellarator. By scanning the tilt angle of the probing beam, different values of the perpendicular wavenumbers are probed at the reflection layer. In this way, the interaction between zonal flows and turbulence is reported with (a) spatial, (b) temporal and (c) wavenumber resolution for the first time in any magnetic confinement fusion device.We report measurements of the bicoherence across the low to high (L–H) confinement transition at TJ-II. We examine both fast transitions and slow transitions characterized by an intermediate (I) phase. The bicoherence, understood to reflect the non-linear coupling between the perpendicular velocity (zonal flow) and turbulence amplitude, is significantly enhanced in a time window of several tens of milliseconds around the time of the L–H transition. It is found to peak at a specific radial position (slightly inward from the radial electric field shear layer in H-mode), and is associated with a specific perpendicular wavenumber (k⊥ ≃ 6–12 cm−1, k⊥ρs ≃ 0.8–2). In all cases, the bicoherence is due to the interaction between high frequencies (≃1 MHz) and a rather low frequency (≲50 kHz), as expected for a zonal flow.
プラズマ乱流は、TJ-IIステラレータにおけるドップラー反射計を用いて研究される。プローブビームの傾斜角を走査することにより、反射層において異なる値の垂直波数がプローブされる。このようにして、帯状流と乱流の間の相互作用が、(a)空間分解能、(b)時間分解能、および(c)波数分解能を伴って、任意の磁気閉じ込め核融合装置において初めて報告される。我々は、低-高(L-H)閉じ込め遷移におけるバイコヒーレンスの測定を報告する。我々は、中間(I)相を特徴とする高速遷移と低速遷移の両方を調べる。バイコヒーレンスは、帯状流と乱流振幅の間の非線形結合を反映すると理解され、L-H遷移の時期の前後数10ミリ秒の時間窓において有意に増強される。それは、特定の半径方向位置(Hモードにおける半径方向電場シア層からわずかに内側)でピークに達し、特定の垂直波数(k⊥ ≃ 6–12 cm⁻¹、k⊥ρs ≃ 0.8–2)と関連することが見出される。すべての場合において、バイコヒーレンスは、帯状流に期待されるように、高周波数(≃1 MHz)とかなり低い周波数(≲50 kHz)の間の相互作用に起因する。