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Tungsten transport in JET H-mode plasmas in hybrid scenario, experimental observations and modelling

C. Angioni, P. Mantica, T. Pütterich, M. Valisa, M. Baruzzo, E.A. Belli, P. Belo, F.J. Casson, C. Challis, P. Drewelow2014年被引用 141Nuclear FusionIF 3出版社

The behaviour of tungsten in the core of hybrid scenario plasmas in JET with the ITER-like wall is analysed and modelled with a combination of neoclassical and gyrokinetic codes. In these discharges, good confinement conditions can be maintained only for the first 2–3 s of the high power phase. Later W accumulation is regularly observed, often accompanied by the onset of magneto-hydrodynamical activity, in particular neoclassical tearing modes (NTMs), both of which have detrimental effects on the global energy confinement. The dynamics of the accumulation process is examined, taking into consideration the concurrent evolution of the background plasma profiles, and the possible onset of NTMs. Two time slices of a representative discharge, before and during the accumulation process, are analysed with two independent methods, in order to reconstruct the W density distribution over the poloidal cross-section. The same time slices are modelled, computing both neoclassical and turbulent transport components and consistently including the impact of centrifugal effects, which can be significant in these plasmas, and strongly enhance W neoclassical transport. The modelling closely reproduces the observations and identifies inward neoclassical convection due to the density peaking of the bulk plasma in the central region as the main cause of the accumulation. The change in W neoclassical convection is directly produced by the transient behaviour of the main plasma density profile, which is hollow in the central region in the initial part of the high power phase of the discharge, but which develops a significant density peaking very close to the magnetic axis in the later phase. The analysis of a large set of discharges provides clear indications that this effect is generic in this scenario. The unfavourable impact of the onset of NTMs on the W behaviour, observed in several discharges, is suggested to be a consequence of a detrimental combination of the effects of neoclassical transport and of the appearance of an island.

日本語訳

JETのITERライク壁を有するハイブリッドシナリオプラズマのコアにおけるタングステンの挙動を、新古典論的コードとジャイロ運動論的コードの組み合わせを用いて解析・モデル化した。これらの放電では、良好な閉じ込め状態は高出力フェーズの最初の2〜3秒間のみ維持できる。その後、Wの蓄積が定期的に観測され、しばしば磁気流体力学活動、特に新古典テアリングモード(NTM)の発生を伴うが、これらは両方とも全体のエネルギー閉じ込めに悪影響を及ぼす。蓄積過程のダイナミクスを、背景プラズマプロファイルの同時進化とNTM発生の可能性を考慮して調べた。代表的な放電の蓄積過程前後の2つの時間スライスを、2つの独立した方法を用いて解析し、ポロイダル断面全体にわたるW密度分布を再構築した。同じ時間スライスについて、新古典論的輸送成分と乱流輸送成分の両方を計算し、遠心力効果を一貫して含めたモデル化を行った。遠心力効果はこれらのプラズマにおいて顕著であり、Wの新古典論的輸送を強く増強する。モデル化は観測結果を密接に再現し、中心領域におけるバルクプラズマの密度ピーキングによる内向きの新古典論的对流が蓄積の主な原因であることを特定した。Wの新古典論的对流の変化は、主プラズマ密度プロファイルの過渡的挙動によって直接引き起こされる。この密度プロファイルは、高出力フェーズの初期には中心領域で中空状であるが、後期には磁気軸に非常に近い位置で顕著な密度ピーキングを発達させる。多数の放電の解析により、この効果がこのシナリオにおいて一般的であるという明確な兆候が得られた。いくつかの放電で観測されたNTM発生のW挙動への悪影響は、新古典論的輸送の効果とアイランドの出現の悪質な組み合わせの結果であることが示唆される。

装置

jet高精度(タイトル一致)iter中精度(概要文一致)

wiki

JETTungstenH-modeHybrid scenario
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