Perturbative thermal diffusivity has been measured on Alcator C-Mod via the use of the extended-time-to-peak method on heat pulses generated by partial sawtooth crashes. Perturbative thermal diffusivity governs the propagation of heat pulses through a plasma. It differs from power balance thermal diffusivity, which governs steady state thermal transport. Heat pulses generated by sawtooth crashes have been used extensively in the past to study heat pulse thermal diffusivity (Lopes Cardozo 1995 Plasma Phys. Control. Fusion37 799), but the details of the sawtooth event typically lead to non-diffusive 'ballistic' transport, making them an unreliable measure of perturbative diffusivity on many tokamaks (Fredrickson et al 2000 Phys. Plasmas7 5051). Partial sawteeth are common on numerous tokamaks, and generate a heat pulse without the 'ballistic' transport that often accompanies full sawteeth (Fredrickson et al 2000 Phys. Plasmas7 5051). This is the first application of the extended-time-to-peak method of diffusivity calculation (Tubbing et al 1987 Nucl. Fusion27 1843) to partial sawtooth crashes. This analysis was applied to over 50 C-Mod shots containing both L- and I-Mode. Results indicate correlations between perturbative diffusivity and confinement regime (L- versus I-mode), as well as correlations with local temperature, density, the associated gradients, and gradient scale lengths (a/LTe and a/Ln). In addition, diffusivities calculated from partial sawteeth are compared to perturbative diffusivities calculated with the nonlinear gyrokinetic code GYRO. We find that standard ion-scale simulations (ITG/TEM turbulence) under-predict the perturbative thermal diffusivity, but new multi-scale (ITG/TEM coupled with ETG) simulations can match the experimental perturbative diffusivity within error bars for an Alcator C-Mod L-mode plasma. Perturbative diffusivities extracted from heat pulses due to partial sawteeth provide a new constraint that can be used to validate gyrokinetic simulations.
摂動熱拡散率は、Alcator C-Modにおいて、部分サートゥースクラッシュによって生成された熱パルスに対して拡張ピーク到達時間法を用いて測定された。摂動熱拡散率は、プラズマ中での熱パルスの伝播を支配する。これは、定常状態の熱輸送を支配するパワーバランス熱拡散率とは異なる。サートゥースクラッシュによって生成された熱パルスは、過去に熱パルス熱拡散率を研究するために広く使用されてきた（Lopes Cardozo 1995 Plasma Phys. Control. Fusion37 799）が、サートゥース事象の詳細は通常、非拡散的「バリスティック」輸送を引き起こし、多くのトカマクにおいて摂動拡散率の信頼できない測定手段となっている（Fredrickson et al 2000 Phys. Plasmas7 5051）。部分サートゥースは多くのトカマクで一般的であり、完全サートゥースにしばしば伴う「バリスティック」輸送を伴わない熱パルスを生成する（Fredrickson et al 2000 Phys. Plasmas7 5051）。これは、拡散率計算のための拡張ピーク到達時間法（Tubbing et al 1987 Nucl. Fusion27 1843）の部分サートゥースクラッシュへの最初の適用である。この解析は、LモードとIモードの両方を含む50以上のC-Modショットに適用された。結果は、摂動拡散率と閉じ込め領域（Lモード対Iモード）との間の相関、ならびに局所温度、密度、関連する勾配、および勾配スケール長（a/LTeおよびa/Ln）との相関を示している。さらに、部分サートゥースから計算された拡散率は、非線形ジャイロ運動論コードGYROを用いて計算された摂動拡散率と比較される。我々は、標準的なイオンスケールシミュレーション（ITG/TEM乱流）が摂動熱拡散率を過小評価するが、新しいマルチスケール（ITG/TEMとETGの結合）シミュレーションは、Alcator C-Mod Lモードプラズマにおいて実験的な摂動拡散率を誤差範囲内で一致させることができることを見いだした。部分サートゥースによる熱パルスから抽出された摂動拡散率は、ジャイロ運動論シミュレーションを検証するために使用できる新しい制約を提供する。