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Investigation of a low frequency coherent mode in Wendelstein 7-X with island divertor

H.M. Xiang, A. Krämer-Flecken, X. Han, T. Windisch, G. Weir, K. Rahbarnia, J. Schilling, H. Thomsen, S.vaz Mendes, A. Knieps2023年Nuclear FusionIF 3出版社

During the island divertor operation of W7-X, especially in standard magnetic configuration (with 5/5 island chain in the scrape-off-layer (SOL)), quasi-periodic electromagnetic oscillation is observed. It appears in the frequency range of 1 kHz–2 kHz, therefore it is called the low frequency mode (LFM) within this paper. It is observed by multiple diagnostics, amongst them, a poloidal correlation reflectometer allowing radial localization of the LFM. The LFM is localized in the SOL and shows an obvious modulation effect on the plasma perpendicular velocity (). Furthermore, broadband turbulence is observed in the fluctuation spectra of the electron density and the magnetic field and the perpendicular correlation length of turbulence eddies are modulated. The calculation of the poloidal flow velocity and its oscillation allows us to study the effect of the LFM on the flow. Cross correlation analysis shows that the perpendicular flow oscillation and the turbulence modulation are closely correlated. The application of external control coils to adjust the island size and position result in a strong modification of the magnetic topology at the plasma edge which affects the appearance, amplitude and frequency of the LFM. Bi-coherence analysis indicates that nonlinear interactions among turbulence components is a possible mechanism for the generation of the LFM.

日本語訳

W7-Xのアイランドダイバータ運転中、特に標準磁気配位(スクレイプオフ層(SOL)内に5/5アイランドチェーンを持つ配位)において、準周期的電磁振動が観測される。これは1 kHz–2 kHzの周波数範囲に現れるため、本論文では低周波モード(LFM)と呼ばれる。これは複数の診断装置によって観測され、その中にはLFMの動径方向の位置特定を可能にするポロイダル相関反射計も含まれる。LFMはSOL内に局在し、プラズマ垂直速度()に対して明らかな変調効果を示す。さらに、電子密度と磁場の変動スペクトルにおいて広帯域乱流が観測され、乱流渦の垂直相関長が変調される。ポロイダルフロー速度とその振動の計算により、LFMがフローに及ぼす影響を研究することができる。相互相関解析により、垂直フロー振動と乱流変調が密接に相関していることが示される。外部制御コイルを適用してアイランドサイズと位置を調整すると、プラズマ端部の磁気トポロジーが強く変更され、LFMの出現、振幅、周波数に影響を与える。バイコヒーレンス解析は、乱流成分間の非線形相互作用がLFMの生成の可能なメカニズムであることを示している。

装置

wendelstein-7x高精度(タイトル一致)

wiki

DivertorWendelsteinIsland divertor
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