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The dependence of exhaust power components on edge gradients in JET-C and JET-ILW H-mode plasmas

A R Field, C D Challis, J M Fontdecaba, L Frassinetti, L Horvath, Hyun-Tae Kim, C Maggi, C M Roach, S Saarelma, M Sertoli2020年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Exhaust power components due to ELMs, radiation and heat transport across the edge transport barrier (ETB) between ELMs are quantifed for H-mode plasmas in JET-C and JET-ILW for comparison with simulations of pedestal heat transport. In low-current, JET-ILW pulses with a low rate of gas fuelling, the pedestal heat transport is found not to be stiff, i.e. the effective, mean heat diffusivity does not increase with the electron temperature gradient across the pedestal and the parameter increases with the conducted loss power across the pedestal, with the latter saturating at mean values . This increase in pedestal temperature gradient is partly due to a relative reduction of the ion neo-classical heat transport (which is more significant at low plasma current) with decreasing collisionality at higher power. In JET-ILW pulses, significantly more power is required at a high gas puffing rate to achieve a similar pedestal pressure and normalised confinement to that in otherwise similar JET-C pulses without gas-puffing. The increased heat transport across the JET-ILW pedestals is caused by changes to the pedestal structure induced by the gas puffing, which is required to mitigate contamination by W impurities sputtered from the target plates. In high-power JET-ILW pulses, the radiated power is dominated by that from W, which exhibits a highly asymmetric poloidal distribution due to toroidal rotation. During the ELMy H-mode phase, the W is concentrated in the outer 'mantle' region () inside the pedestal top by a favourable alignment of profile gradients, where it can be effectively flushed by ELMs. Transport analysis reveals that the strong mantle radiation cools the outer region of the plasma, causing more of the heat to be lost through the electron channel. However, direct cooling by W radiation from the ETB region is shown to be insignificant compared to the power conducted through the pedestal.

日本語訳

ELM間のエッジ輸送障壁(ETB)を横断する熱輸送に対するELMの寄与、および放射と熱輸送は、JET-CおよびJET-ILWにおけるHモードプラズマについて定量化され、ペデスタル熱輸送のシミュレーションと比較された。低電流のJET-ILWパルスにおいて、低いガス供給率では、ペデスタル熱輸送はスティフではないこと、すなわち有効平均熱拡散率はペデスタルを横断する電子温度勾配とともに増加せず、パラメータはペデスタルを横断する伝導損失電力とともに増加し、後者は平均値で飽和することが見出された。このペデスタル温度勾配の増加は、高電力における衝突度の低下に伴うイオン新古典熱輸送(これは低プラズマ電流でより顕著である)の相対的減少に一部起因する。JET-ILWパルスでは、ガスパフ率が高い場合、ガスパフのない同様のJET-Cパルスと同様のペデスタル圧力および規格化閉じ込めを達成するために、有意に多くの電力が必要とされる。JET-ILWペデスタルを横断する熱輸送の増加は、ターゲット板からスパッタリングされたW不純物による汚染を軽減するために必要なガスパフによって誘起されたペデスタル構造の変化に起因する。高電力のJET-ILWパルスでは、放射電力はWからのものが支配的であり、Wはトロイダル回転により強く非対称なポロイダル分布を示す。ELM的Hモード相の間、Wはペデスタル頂部内側の外側「マントル」領域に集中し、プロファイル勾配の好ましい配列によりELMによって効果的に排出され得る。輸送解析により、強いマントル放射がプラズマの外側領域を冷却し、熱のより多くが電子チャネルを通じて失われることが明らかになる。しかしながら、ETB領域からのW放射による直接冷却は、ペデスタルを通じて伝導される電力と比較して重要ではないことが示されている。

装置

jet高精度(タイトル一致)

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JETH-mode
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