This paper examines some experimental evidence for coupling between particle and energy transport in tokamak plasmas and presents analytical and numerical investigations of this type of transport. This coupling generally leads to discrepancies between the effective thermal diffusivities inferred from analyses of power balance and perturbation measurements. Such discrepancies have been observed experimentally. Comparisons are presented between the results from the numerical solution of a coupled transport model and data from experiments with modulated heating carried out on the DITE machine. The salient features of coupled transport have been assessed and demonstrated to be fully consistent with experimental data: it has been shown that transport matrices with relatively large off-diagonal components can lead to small apparent perturbations of the density, when the energy balance is perturbed, whilst still affecting the thermal transport considerably. Furthermore, perturbation measurements, used in conjunction with predictive transport codes, have emerged as a useful technique for validating transport models.
本論文は、トカマクプラズマにおける粒子輸送とエネルギー輸送の結合に関する実験的証拠を検討し、この種の輸送の解析的および数値的研究を提示する。この結合は一般に、パワーバランス解析と摂動測定から推定される実効熱拡散係数の間の不一致をもたらす。このような不一致は実験的に観察されている。結合輸送モデルの数値解から得られた結果と、DITE装置で実施された変調加熱実験から得られたデータとの比較を示す。結合輸送の顕著な特徴が評価され、実験データと完全に一致することが実証された。すなわち、比較的大きな非対角成分を持つ輸送行列は、エネルギー平衡が摂動された際に、熱輸送にかなりの影響を及ぼす一方で、密度の見かけ上の摂動は小さく抑えられることを示した。さらに、予測輸送コードと組み合わせて使用される摂動測定は、輸送モデルを検証するための有用な手法として確立されている。