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Interaction of external n  =  1 magnetic fields with the sawtooth instability in low-q RFX-mod and DIII-D tokamaks

C. Piron, P. Martin, D. Bonfiglio, J. Hanson, N.C. Logan, C. Paz-Soldan, P. Piovesan, F. Turco, J. Bialek, P. Franz2016年被引用 13Nuclear FusionIF 3出版社

External n  =  1 magnetic fields are applied in RFX-mod and DIII-D low safety factor Tokamak plasmas to investigate their interaction with the internal MHD dynamics and in particular with the sawtooth instability. In these experiments the applied magnetic fields cause a reduction of both the sawtooth amplitude and period, leading to an overall stabilizing effect on the oscillations. In RFX-mod sawteeth eventually disappear and are replaced by a stationary m  =  1, n  =  1 helical equilibrium without an increase in disruptivity. However toroidal rotation is significantly reduced in these plasmas, thus it is likely that the sawtooth mitigation in these experiments is due to the combination of the helically deformed core and the reduced rotation. The former effect is qualitatively well reproduced by nonlinear MHD simulations performed with the PIXIE3D code. The results obtained in these RFX-mod experiments motivated similar ones in DIII-D L-mode diverted Tokamak plasmas at low q95. These experiments succeeded in reproducing the sawtooth mitigation with the approach developed in RFX-mod. In DIII-D this effect is correlated with a clear increase of the n  =  1 plasma response, that indicates an enhancement of the coupling to the marginally stable n  =  1 external kink, as simulations with the linear MHD code IPEC suggest. A significant rotation braking in the plasma core is also observed in DIII-D. Numerical calculations of the neoclassical toroidal viscosity (NTV) carried out with PENT identify this torque as a possible contributor for this effect.

日本語訳

外部n = 1磁場がRFX-modおよびDIII-D低安全係数トカマクプラズマに印加され、内部MHDダイナミクス、特に鋸歯状不安定性との相互作用が調査された。これらの実験において、印加磁場は鋸歯状振幅と周期の両方を減少させ、振動に対する全体的な安定化効果をもたらす。RFX-modでは、鋸歯状振動は最終的に消滅し、破壊的不安定性の増大を伴わない定常的なm = 1、n = 1ヘリカル平衡に置き換えられる。しかしながら、これらのプラズマではトロイダル回転が有意に減少するため、これらの実験における鋸歯状不安定性の緩和は、ヘリカル変形したコアと減少した回転の組み合わせによるものである可能性が高い。前者の効果は、PIXIE3Dコードを用いた非線形MHDシミュレーションによって定性的に良好に再現される。RFX-mod実験で得られた結果は、低q95におけるDIII-D Lモード非ダイバータ配位トカマクプラズマでの同様の実験を動機付けた。これらの実験は、RFX-modで開発されたアプローチによる鋸歯状不安定性の緩和の再現に成功した。DIII-Dでは、この効果はn = 1プラズマ応答の明確な増大と相関しており、これはIPECコードを用いた線形MHDシミュレーションが示唆するように、限界安定なn = 1外部キンクモードとの結合の増強を示している。DIII-Dではまた、プラズマコアにおける有意な回転制動も観測される。PENTコードを用いた新古典トロイダル粘性(NTV)の数値計算は、この効果の可能な要因としてこのトルクを特定している。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DSawtooth oscillationRFX
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