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Time evolutions of the scrape-off-layer particle widths and the divertor strike-line positions in low (L-) and high confinement (H-) mode plasmas with modulated lower hybrid current drive power on EAST

Kazuo Toi, Ang Li, Ping Wang, Liang Wang, Guanghai Hu, Yanmin Duan2025年6月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

In the EAST tokamak, the divertor particle flux profiles in L- and H-mode plasmas with modulated lower hybrid current drive (LHCD) power in the upper single null configuration are analyzed using a theoretical model profile by a nonlinear least square fitting method. The fitting analysis successfully derives time evolutions of the strike-line positions as well as the effective widths of the scrape-off-layer (SOL) and private flux region for the particle flux, distinguishing respective effects of the LHCD power and edge localized modes (ELMs). For the studies, power deposition area of the LHCD power is estimated by using extreme ultraviolet radiation signals from the SOL. When an appreciable amount of the LHCD power is deposited in the SOL region, a significant expansion of the divertor particle flux profiles on the upper-outboard side by the LHCD power input is observed in an ELMy H-mode plasma. The upstream electron density profile measured is also considerably expanded by the LHCD power. The observed divertor particle flux profile is qualitatively explained by the additional expansion of the upstream density profile due to the LHCD effects. However, the particle flux profiles on the upper-inboard side do not show noticeable changes. The divertor strike-line positions on both sides and the loop voltage do not show any responses to the LHCD power. On the other hand, when the LHCD power is dominantly deposited in the core region of the L-mode plasma, the SOL particle widths are not simply increased. The SOL widths and the divertor strike-line positions on both sides are clearly modulated by the LHCD power modulation. In the H-mode plasma, low frequency density fluctuations less than ∼50 kHz in the SOL having low poloidal wavenumber less than are noticeably suppressed in the SOL during the LHCD power-on phase. This fact suggests that the observed expansion of the divertor particle flux profiles is not caused by enhanced SOL turbulence. drifts by electrical biasing of the SOL flux tube realized by appreciable LHCD power deposition in the SOL are proposed as a likely candidate mechanism for the interpretation of the experimental observations.

日本語訳

EASTトカマクにおいて、上部シングルヌル配位で変調された低域混成波電流駆動(LHCD)パワーを伴うLモードおよびHモードプラズマにおけるダイバータ粒子束プロファイルを、非線形最小二乗フィッティング法による理論モデルプロファイルを用いて解析した。フィッティング解析により、粒子束に対するスクレイプオフ層(SOL)およびプライベートフラックス領域の実効幅とともに、ストライク線位置の時間発展が、LHCDパワーとエッジ局在モード(ELM)のそれぞれの影響を区別して、うまく導出された。研究では、LHCDパワーの電力堆積領域は、SOLからの極端紫外放射シグナルを用いて推定された。かなりの量のLHCDパワーがSOL領域に堆積されると、ELMy Hモードプラズマにおいて、LHCDパワー入力によるダイバータ粒子束プロファイルの上部アウトボード側での顕著な拡大が観測された。測定された上流の電子密度プロファイルもLHCDパワーによってかなり拡大された。観測されたダイバータ粒子束プロファイルは、LHCD効果による上流密度プロファイルの追加的な拡大によって定性的に説明される。しかしながら、上部インボード側の粒子束プロファイルには顕著な変化は見られなかった。両側のダイバータストライク線位置とループ電圧は、LHCDパワーに対して応答を示さなかった。一方、LHCDパワーがLモードプラズマのコア領域に主に堆積される場合、SOL粒子幅は単純には増加しなかった。SOL幅および両側のダイバータストライク線位置は、LHCDパワー変調によって明確に変調された。Hモードプラズマでは、SOL内の低ポロイダル波数が 未満の、~50 kHz未満の低周波密度揺動が、LHCDパワーオン位相中にSOL内で顕著に抑制された。この事実は、観測されたダイバータ粒子束プロファイルの拡大が、強化されたSOL乱流によって引き起こされたものではないことを示唆している。SOLへの相当なLHCDパワー堆積により実現されるSOLフラックスチューブの電気的バイアスによるドリフトが、実験的観測の解釈の有力な候補メカニズムとして提案されている。

装置

east高精度(タイトル一致)

wiki

DivertorEASTCurrent driveScrape-off layerLower hybridLower hybrid current drive

AIによる論文要約

LHCDパワー変調時のEAST装置におけるSOL粒子幅と分岐線位置の時間変化
JAこの論文は、核融合プラズマの輸送や分岐制御に関心のある研究者や学生に役立つと思われます。特に、LHCDなどの外部加熱がプラズマ構造に与える影響を理解する上で参考になるでしょう。#LHCDパワー変調 #SOL粒子プロファイル #ダイバータストライクライン #プラズマ輸送 #核融合プラズマ
LLM向け: {'Title': 'Time evolutions of the scrape-off-layer particle widths and the diver…

この論文は、EASTトカマクにおいて、LHCDパワー変調時のL/H-モード時のSOL粒子プロファイルの時間変化を解析したものです。LHCDパワーがSOL領域に供給された場合、SOLおよび分岐領域の粒子フラックスプロファイルが大きく広がることが観測されました。一方、LHCDパワーが主に炉心領域に供給された場合は、SOL幅とダイバータストライクライン位置が変調されることが分かりました。この現象は、LHCDによるSOLのバイアス効果が原因と考えられています。

Time evolutions of the scrape-off-layer particle widths and the divertor strike-line positions in low (L-) and high confinement (H-) mode plasmas with modulated lower hybrid current drive power on EAST
ENThis paper will be of interest to fusion researchers studying the effects of auxiliary heating and current drive on plasma confinement and divertor characteristics. Students in plasma physics and fusion engineering may also find the insights on SOL and divertor behavior useful.#FusionPlasma #LowerHybridCurrentDrive #DivertorPhysics #SOLTransport #EASTTokamak
LLM向け: {'Title': 'Time evolutions of the scrape-off-layer particle widths and the diver…

This paper analyzes the effects of modulated lower hybrid current drive (LHCD) power on the divertor particle flux profiles in L- and H-mode plasmas on the EAST tokamak. It shows that LHCD power can significantly expand the scrape-off-layer (SOL) and divertor particle flux profiles in H-mode, but not in L-mode. The study also finds that low-frequency density fluctuations in the SOL are suppressed during LHCD power-on phases.

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