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Fast-ion energy loss during TAE avalanches in the National Spherical Torus Experiment

E.D. Fredrickson, N.A. Crocker, D.S. Darrow, N.N. Gorelenkov, G.J. Kramer, S. Kubota, M. Podesta, R.B. White, A. Bortolon, S.P. Gerhardt2013年被引用 36Nuclear FusionIF 3出版社

Strong toroidal Alfvén eigenmode (TAE) avalanches on NSTX, the National Spherical Torus Experiment (Ono et al 2000 Nucl. Fusion40 557) are typically correlated with drops in the neutron rate in the range 5–15%. In previous studies of avalanches in L-mode plasmas, these neutron drops were found to be consistent with modelled losses of fast ions. Here we expand the study to TAE avalanches in NSTX H-mode plasmas with improved analysis techniques. At the measured TAE mode amplitudes, simulations with the ORBIT code predict that fast ion losses are negligible. However, the simulations predict that the TAE scatter the fast ions in energy, resulting in a small (≈5–6%) drop in fast ion β. The net decrease in energy of the fast ions is sufficient to account for about 50% of the drop in neutron rate, redistribution for ≈40%, and fast ion losses account for only ≈10%. This loss of energy from the fast ion population is comparable to the estimated energy lost by damping from the Alfvén wave during the burst. The previously studied TAE avalanches in L-mode are re-evaluated using an improved calculation of the potential fluctuations in the ORBIT code near the separatrix.

日本語訳

強いトロイダル・アルフヴェン固有モード(TAE)アバランシェは、NSTX(国立球状トーラス実験装置、Ono et al 2000 Nucl. Fusion40 557)において、典型的には中性子率の5〜15%の低下と相関する。Lモードプラズマにおけるアバランシェのこれまでの研究では、これらの中性子率の低下は、高速イオンの損失のモデル化と一致することが見出された。ここでは、改良された解析手法を用いて、NSTX HモードプラズマにおけるTAEアバランシェに研究を拡張する。測定されたTAEモード振幅では、ORBITコードによるシミュレーションは、高速イオンの損失は無視できるほど小さいと予測する。しかし、シミュレーションは、TAEが高速イオンをエネルギー的に散乱させ、その結果、高速イオンβがわずかに(約5〜6%)低下することを予測する。高速イオンのエネルギーの正味の減少は、中性子率の低下の約50%を説明するのに十分であり、再分布が約40%、高速イオンの損失は約10%のみを占める。高速イオン集団からのこのエネルギー損失は、バースト中にアルフヴェン波の減衰によって失われたと推定されるエネルギーに匹敵する。これまでに研究されたLモードにおけるTAEアバランシェは、セパラトリックス近傍でのORBITコードにおけるポテンシャル変動の改良された計算を用いて再評価される。

装置

nstx-u高精度(タイトル一致)

wiki

Fusion Advanced Studies TorusEnergetic ionNSTXSpherical torusToroidal Alfvén Eigenmode
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