Novel flow rotation measurements based on charge exchange recombination spectroscopy at the inboard midplane of the ASDEX Upgrade tokamak reveal the existence of an asymmetric flow structure at the H-mode edge, which is shown to arise due to a poloidal impurity density asymmetry. A quantitative evaluation of the impurity density at the inboard side demonstrates that the impurities redistribute along the flux surface, resulting in a poloidal dependency of the impurity density. The poloidal and toroidal impurity flows measured at the high-field side (HFS) and low-field side (LFS) are compared to theoretical predictions based on the parallel momentum balance, which includes friction, inertia, pressure and electric force. Both a fluid and a kinetic approach are used, showing good agreement with each other. The measured impurity flow structure is described by the model quantitatively when a finite poloidal main ion flow of ∼2 km s−1 arises, which is in keeping with the standard neoclassical prediction. The interplay of all terms, in particular the inclusion of the impurity inertia term, is important in reproducing the observed flow structure and results in an impurity accumulation at the HFS. The existence of a poloidal impurity density asymmetry in the edge transport barrier slightly reduces the drift parameter v/D, however, the experimental value is consistent with standard neoclassical theory. This demonstrates that despite the asymmetry in the impurity density, the impurity particle transport is at the neoclassical level.
ASDEX Upgradeトカマクの内側中平面における電荷交換再結合分光法に基づく新規なフロー回転計測により、Hモード端部における非対称なフロー構造の存在が明らかになり、これは不純物密度のポロイダル非対称性に起因することが示された。内側中平面における不純物密度の定量的評価は、不純物が磁気面上で再分布し、その結果として不純物密度のポロイダル依存性が生じることを実証している。高磁場側(HFS)および低磁場側(LFS)で計測されたポロイダルおよびトロイダル不純物フローは、摩擦、慣性、圧力、および電気力を含む平行方向運動量バランスに基づく理論予測と比較された。流体アプローチと運動論的アプローチの両方が用いられ、両者は互いに良好な一致を示した。計測された不純物フロー構造は、主イオンのポロイダルフローが約2 km s⁻¹の有限値を持つ場合に、モデルによって定量的に記述されることが明らかになり、これは標準的な新古典予測と一致する。観測されたフロー構造を再現する上で、全ての項の相互作用、特に不純物慣性項の導入が重要であり、その結果としてHFSにおける不純物の蓄積が生じることが示された。端部輸送障壁における不純物密度のポロイダル非対称性は、ドリフトパラメータv/Dをわずかに減少させるが、実験値は標準的な新古典理論と整合的である。これは、不純物密度の非対称性にもかかわらず、不純物粒子輸送が新古典レベルにあることを実証している。