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Experimental impurity transport and theoretical interpretation in a Tore Supra lower-hybrid heated plasma

T Parisot, R Guirlet, C Bourdelle, X Garbet, N Dubuit, F Imbeaux, P R Thomas2008年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Recent numerical works on turbulent impurity transport raise a new interest in experimental studies on impurity transport and more especially a comparison of its parametric dependences with theoretical predictions. In this context, we have studied the behaviour of four different impurity species in Tore Supra lower-hybrid heated, sawtooth-free plasmas. We observe a decrease in the central impurity confinement time τimp with increasing Z in the range explored (from 13 up to 32). This result is in contradiction to both neoclassical and turbulent theoretical predictions. An analysis with the 1D impurity transport code ITC shows the existence of a central zone with reduced diffusion and indication of an inward convection. These results are completed with theoretical simulations of neoclassical transport (NCLASS) and turbulent transport with the quasilinear gyrokinetic QuaLiKiz and nonlinear gyrofluid TRB models. These simulations do not provide an explanation of the confinement time dependence on the impurity charge. Transport outside r/a = 0.3 is well described by the nonlinear turbulent calculations but the central region is predicted to be below the turbulence threshold while the observed transport is one order of magnitude higher than neoclassical values. The gyrokinetic calculations evidence the dominant role of the curvature pinch in the total convective flux. This term is directed inwards and only weakly dependent on the impurity charge in the explored range of species.

日本語訳

乱流不純物輸送に関する最近の数値的研究は、不純物輸送の実験研究、特にそのパラメータ依存性と理論予測との比較に対する新たな関心を呼び起こしている。この文脈において、我々はTore Supraにおける低ハイブリッド加熱、鋸歯状振動のないプラズマ中の4種類の異なる不純物種の挙動を研究した。我々は、調査した範囲(Z = 13から32)において、中心不純物閉じ込め時間τimpがZの増加とともに減少することを観測した。この結果は、新古典的予測と乱流予測の両方と矛盾する。1次元不純物輸送コードITCによる解析は、拡散の低減と内向き対流の兆候を伴う中心領域の存在を示している。これらの結果は、新古典輸送(NCLASS)および準線形ジャイロ運動論的QuaLiKizおよび非線形ジャイロ流体TRBモデルによる理論シミュレーションと比較して完成される。これらのシミュレーションは、閉じ込め時間の不純物電荷依存性の説明を提供しない。r/a = 0.3より外側の輸送は非線形乱流計算によってよく記述されるが、中心領域は乱流閾値以下であると予測され、一方観測された輸送は新古典値より一桁高い。ジャイロ運動論的計算は、総対流束における曲率ピンチの支配的役割を実証している。この項は内向きであり、調査した種の範囲において不純物電荷に弱く依存するのみである。

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ImpurityTore SupraImpurity transport
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