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Bursting core-localized ellipticity-induced Alfvén eigenmodes driven by energetic electrons during EAST ohmic discharges

P. Su, H. Lan, C. Zhou, J. Bao, A. Liu, X. Zhu, M. Wu, C. Luo, J. Han, J. Wang2024年被引用 1Nuclear FusionIF 3出版社

A series of high-frequency () bursting core-localized Alfvén instabilities have been observed during ohmic discharges in EAST tokamak. The instability trigger favours the discharge conditions of low toroidal magnetic field and low electron density. The toroidal mode numbers are mainly and they propagate in the ion diamagnetic drift (co-current) direction. These modes are radially localized in the range of based on Doppler BackScatter measurement. They are identified as ellipticity-induced Alfvén eigenmodes (EAEs) occurring at rational surfaces by magnetohydrodynamics simulations using the realistic geometry and plasma profiles. The EAEs show regular bursts with ∼10 ms duration along with the mode frequency chirping downwards and upwards rapidly. It is also found that sawtooth events can interrupt the growth and evolution of the EAEs, causing the modes to disappear immediately. Passing energetic electrons (EEs) that move much faster than Alfvén velocity are responsible for the destabilization of these EAEs, which attribute to the fact that the large poloidal and toroidal frequencies mostly cancel each other and satisfy the EAE resonance condition with primary energy exchange. These novel experimental results of the wave-particle interaction between EAEs and EEs are helpful for extrapolating alpha particle physics that are characterized by small orbit width with respect to machine size in future fusion reactors.

日本語訳

EASTトカマクにおけるオーミック放電中に、一連の高周波( )バースティングコア局在アルヴェン不安定性が観測された。この不安定性のトリガーは、低トロイダル磁場および低電子密度の放電条件を好む。トロイダルモード数は主に であり、それらはイオン反磁性ドリフト(コ電流)方向に伝播する。これらのモードは、ドップラー後方散乱測定に基づき、 の範囲に半径方向に局在している。これらは、現実的な幾何形状とプラズマプロファイルを用いた磁気流体力学シミュレーションにより、 有理面で発生する楕円度誘起アルヴェン固有モード(EAEs)と同定された。EAEsは、モード周波数が急速に下方および上方へチャープするとともに、約10 msの持続時間を持つ規則的なバーストを示す。また、鋸歯状事象がEAEsの成長と発展を中断し、モードを即座に消滅させ得ることが見出された。アルヴェン速度よりもはるかに速く移動する通過高エネルギー電子(EEs)がこれらのEAEsの不安定化に関与しており、これは、大きなポロイダル周波数とトロイダル周波数がほとんど互いに打ち消し合い、主要なエネルギー交換を伴うEAE共鳴条件を満たすという事実に帰因する。EAEsとEEs間の波動-粒子相互作用に関するこれらの新し実験結果は、将来の核融合炉において機械サイズに対して小さな軌道幅を特徴とするアルファ粒子物理を外挿するのに有用である。

装置

east高精度(タイトル一致)

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EASTAlfvén waveAlfvén eigenmodeOhmic heating
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