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Scaling of the scrape-off layer width during inter-ELM H modes on MAST as measured by infrared thermography

A J Thornton, A Kirk, the MAST Team2014年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The power load to the divertor surfaces is a key concern for future devices such as ITER, due to the thermal limits on the material surface. One factor that characterizes the heat flux to the divertor is the fall off length in the scrape-off layer (SOL), which recent empirical scalings have shown could be as small as 1 mm. These predictions are based on a multi-machine scaling of the heat flux width fitted using an expression for the divertor heat flux profile which includes a term for the exponential decay in the SOL and diffusion about the last closed flux surface (LCFS) in the private flux region. This expression has been used to fit a database of inter-ELM H mode profiles at the upper divertor and extract the fall off length, λq, for a range of different plasma parameters in double null plasmas. The midplane separation between the primary and secondary LCFS (δrsep) of the double null plasma used in the study are in the range 2 ⩽ δrsep ⩽ 7 mm and no correlation is seen between the fall off length and the δrsep. The MAST data shows good agreement with the formula, with the fitted fall off length spanning a range of 5–11 mm in the data base generated. Regression of this data has shown that the fall off length has the strongest dependence on the plasma current (or equivalently, the poloidal magnetic field at the outboard midplane) to the power −0.71. The scaling with the smallest χ2 error utilizes the poloidal magnetic field at the outboard midplane (Bpol,omp) and the power crossing the SOL in the relation with χ2 = 3.46 and R2 = 0.56 as a goodness of fit. The equivalent scaling with plasma current is with χ2 = 3.84 and R2 = 0.55. The moderate goodness of fit suggests that additional plasma parameters are required to accurately reproduce the observed variation in λq.

日本語訳

ダイバータ表面への電力負荷は、材料表面の熱的限界のため、ITERのような将来の装置にとって重要な懸念事項である。ダイバータへの熱流束を特徴づける一つの因子は、スクレイプオフ層(SOL)における減衰長であり、最近の経験的スケーリングによれば、それは1 mm程度まで小さくなり得ることが示されている。これらの予測は、SOLにおける指数関数的減衰と、私的領域における最終閉鎖磁気面(LCFS)周辺での拡散を表す項を含むダイバータ熱流束プロファイルの式を用いてフィッティングされた熱流束幅の多装置スケーリングに基づいている。この式は、上部ダイバータにおけるインターバーストELM Hモードプロファイルのデータベースをフィッティングし、ダブルヌルプラズマにおける様々なプラズマパラメータに対して減衰長λqを抽出するために用いられてきた。本研究で用いられたダブルヌルプラズマの主LCFSと副LCFS間のミッドプレーン分離(δrsep)は2 ⩽ δrsep ⩽ 7 mmの範囲にあり、減衰長とδrsepの間には相関は見られない。MASTのデータはこの式と良好な一致を示し、フィッティングされた減衰長は生成されたデータベースにおいて5–11 mmの範囲に及んでいる。このデータの回帰分析により、減衰長はプラズマ電流(あるいは同等に、アウトボードミッドプレーンにおけるポロイダル磁場)に対して最も強い依存性を示し、その指数は−0.71であることが明らかになった。最小のχ2誤差を有するスケーリングは、アウトボードミッドプレーンにおけるポロイダル磁場(Bpol,omp)とSOLを横切る電力を使用した関係式であり、χ2 = 3.46、適合度としてR2 = 0.56が得られた。プラズマ電流を用いた同等のスケーリングでは、χ2 = 3.84、R2 = 0.55である。中等度の適合度は、λqの観測された変化を正確に再現するためには、追加のプラズマパラメータが必要であることを示唆している。

装置

mast高精度(タイトル一致)iter低精度(概要文一致)

wiki

Edge localized modeScrape-off layerMAST
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