This paper investigates how edge turbulence spreading and blob transport broaden the heat flux width in Ohmic-plasma approaching the operational density limit of the J-TEXT tokamak. At the plasma edge, shear flow collapses while turbulent transport and spreading are significantly enhanced when approaching the density limit. The heat flux widths correlate positively with edge radial flux of turbulence internal energy through the last closed flux surface (LCFS) (i.e. turbulence spreading) as well as the energy production ratio (the ratio of turbulence spreading from the edge into the scrape-off layer (SOL) to the net local production of turbulence in the SOL). The energy production ratio model combining experimental data shows that turbulence spreading at the LCFS is likely the origin of the SOL turbulence. The mechanism of the heat flux width broadening in high density operation may be the stronger edge turbulence spreading across the LCFS to increase the SOL turbulence as the plasma approaches the density limit. How blob transport (turbulent particle flux and/or radial flux of turbulence internal energy) broadens the heat flux width is investigated in detail. The blob-induced turbulent particle flux fraction () is 0.2–0.4 while blob-induced turbulence spreading fraction ( is 0.5–0.9, suggesting that blob-induced spreading is more important than blob-induced turbulent particle flux. Blobs with larger radial scales induce stronger edge spreading into the SOL, thus dominating the SOL turbulence. These results suggest that edge turbulence spreading and blob transport play crucial roles in broadening the heat flux width as the plasma approaches the density limit.
本論文では、J-TEXTトカマクの運転密度限界に近づくオーミックプラズマにおいて、エッジ乱流の広がりとブロブ輸送がどのように熱流束幅を広げるかを調査する。プラズマエッジでは、密度限界に近づくにつれてせん断流が崩壊する一方、乱流輸送と広がりが著しく増強される。熱流束幅は、最終閉鎖磁気面（LCFS）を通過する乱流内部エネルギーのエッジ径方向フラックス（すなわち乱流の広がり）およびエネルギー生成比（エッジからスクレイプオフ層（SOL）への乱流の広がりとSOLにおける乱流の局所正味生成の比）と正の相関を示す。実験データを組み合わせたエネルギー生成比モデルは、LCFSにおける乱流の広がりがSOL乱流の起源である可能性が高いことを示している。高密度運転における熱流束幅の広がりのメカニズムは、プラズマが密度限界に近づくにつれて、LCFSを横切るより強いエッジ乱流の広がりがSOL乱流を増加させることである可能性がある。ブロブ輸送（乱流粒子フラックスおよび/または乱流内部エネルギーの径方向フラックス）がどのように熱流束幅を広げるかを詳細に調査する。ブロブ誘起乱流粒子フラックス割合（）は0.2〜0.4である一方、ブロブ誘起乱流広がり割合（は0.5〜0.9であり、ブロブ誘起の広がりがブロブ誘起の乱流粒子フラックスよりも重要であることを示唆している。より大きな径方向スケールを持つブロブは、SOLへのより強いエッジ広がりを誘起し、したがってSOL乱流を支配する。これらの結果は、プラズマが密度限界に近づくにつれて、エッジ乱流の広がりとブロブ輸送が熱流束幅の広がりに重要な役割を果たすことを示唆している。