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Measurements, modelling and electron cyclotron heating modification of Alfvén eigenmode activity in DIII-D

M.A. Van Zeeland, W.W. Heidbrink, R. Nazikian, M.E. Austin, C.Z. Cheng, M.S. Chu, N.N. Gorelenkov, C.T. Holcomb, A.W. Hyatt, G.J. Kramer2009年被引用 57Nuclear FusionIF 3出版社

Neutral beam injection into reversed magnetic shear DIII-D plasmas produces a variety of Alfvénic activity including toroidicity and ellipticity induced Alfvén eigenmodes (TAE/EAE, respectively) and reversed shear Alfvén eigenmodes (RSAE) as well as their spatial coupling. These modes are studied during the discharge current ramp phase when incomplete current penetration results in a high central safety factor and strong drive due to multiple higher order resonances. It is found that ideal MHD modelling of eigenmode spectral evolution, coupling and structure are in excellent agreement with experimental measurements. It is also found that higher radial envelope harmonic RSAEs are clearly observed and agree with modelling. Some discrepancies with modelling such as that due to up/down eigenmode asymmetries are also pointed out. Concomitant with the Alfvénic activity, fast ion (FIDA) spectroscopy shows large reductions in the central fast ion profile, the degree of which depends on the Alfvén eigenmode amplitude. Interestingly, localized electron cyclotron heating (ECH) near the mode location stabilizes RSAE activity and results in significantly improved fast ion confinement relative to discharges with ECH deposition on axis. In these discharges, RSAE activity is suppressed when ECH is deposited near the radius of the shear reversal point and enhanced with deposition near the axis. The sensitivity of this effect to deposition power and current drive phasing as well as ECH modulation are presented.

日本語訳

中性粒子ビーム入射を伴う反転磁気シアのDIII-Dプラズマにおいて、多様なアルヴェン波動活動が発生する。これには、トロイダル性および楕円性に起因するアルヴェン固有モード(それぞれTAEおよびEAE)と、反転磁気シア・アルヴェン固有モード(RSAE)、ならびにそれらの空間的結合が含まれる。これらのモードは、放電電流立ち上げ段階において、不完全な電流分布の浸透により中心安全係数が高く、複数の高次共鳴による強い駆動が生じる際に研究される。理想MHDモデリングによる固有モードスペクトルの時間発展、結合、および構造の計算結果は、実験測定と優れた一致を示すことが明らかになった。また、より高次の動径方向エンベロープ高調波RSAEが明確に観測され、モデリングと一致することも見出された。さらに、上下非対称性などの固有モードの非対称性に起因するいくつかの不一致も指摘されている。アルヴェン波動活動に伴い、高速イオン(FIDA)分光法により中心高速イオン分布の大きな減少が観測され、その減少度合いはアルヴェン固有モードの振幅に依存する。興味深いことに、モード位置近傍への局所的な電子サイクロトロン加熱(ECH)によりRSAE活動が安定化され、ECHを磁気軸付近に堆積した場合と比較して、高速イオン閉じ込めが大幅に改善される。これらの放電において、ECHをシア反転半径付近に堆積するとRSAE活動は抑制され、磁気軸付近に堆積すると増強される。この効果の堆積パワー、電流駆動位相、およびECH変調に対する感度についても提示する。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

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DIII-DAlfvén waveElectron cyclotron heatingAlfvén eigenmode
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