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Active control of the H-mode transition on MAST

H Meyer, Y Andrew, P G Carolan, G Cunningham, E Delchambre, A R Field, A Kirk, P Molchanov, V Rozhansky, S Voskoboynikov2008年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

In the presence of strong α-particle heating, active control of the formation or the properties of the edge transport barrier (ETB) might be necessary to meet the confinement and exhaust needs of burning fusion plasmas. In particular, the sensitive dependences on the magnetic configuration and divertor geometry are suitable candidates for controlling the ETB. Using both methods on the Mega Ampére Spherical Tokamak (MAST) short L-mode periods of a few milliseconds duration have been introduced into strongly heated H-modes.In double null configuration a vertical plasma shift by ΔZ < 2.5 cm opposite to the ion ∇B-drift direction led to L-mode periods of 15 ms < ΔtL < 20 ms length. The peak power load to the targets at the H–L transition was a factor of 2 below that measured during edge localized modes (ELMs). At the H–L transition a rapid change in toroidal He II velocity indicating a fast collapse of the radial electric field within was observed spanning a wider radial region than the collapse during ELMs. In single null configuration the change in the connection length of the outer divertor leg by 2 m < ΔLc < 4 m led to L-mode periods of 2 ms < ΔtL < 5 ms duration. In both cases fluid modelling indicates a more negative Er and consequently an increase in the E × B shear in the L-mode just inside the last closed flux surface due to the changes to the magnetic geometry, which lead to improved H-mode access.The active control techniques demonstrated here may help to develop suitable scenarios for future devices and improve the understanding of the physics determining the ETB.

日本語訳

強いα粒子加熱の存在下では、周辺輸送障壁(ETB)の形成または特性の能動制御が、燃焼プラズマの閉じ込めと排気の要求を満たすために必要となる可能性がある。特に、磁気配位とダイバータ形状への敏感な依存性は、ETBの制御に適した候補である。Mega Ampére Spherical Tokamak(MAST)において両方の手法を用いて、短いLモード期間(数ミリ秒の持続時間)が強いHモードに導入された。ダブルヌル配位において、イオン∇Bドリフト方向と反対方向への垂直シフトΔZ < 2.5 cmにより、持続時間15 ms < ΔtL < 20 msのLモード期間が生じた。H-L遷移時のターゲットへのピーク熱負荷は、エッジ局在モード(ELM)中に測定された値の2分の1であった。H-L遷移時には、ELM中の崩壊よりも広い半径方向領域にわたって、トロイダル方向のHe II速度の急速な変化が観測され、これは半径方向電場の急速な崩壊を示している。シングルヌル配位において、外側ダイバータ脚の接続長の変化2 m < ΔLc < 4 mにより、持続時間2 ms < ΔtL < 5 msのLモード期間が生じた。両方のケースにおいて、流体モデリングは、磁気配位の変化による最終閉鎖磁気面のすぐ内側でのより負のEr、その結果としてのE × Bシアの増加を示しており、これがHモードへのアクセス改善につながる。ここで実証された能動制御技術は、将来の装置における適切なシナリオの開発に役立ち、ETBを決定する物理の理解を深める可能性がある。

装置

mast高精度(タイトル一致)

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H-modeMAST
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