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Study on the turbulence transition in the pedestal of high-density H-mode plasmas in EAST

You Li, Ning Yan, Guosheng Xu, Ziqiang Zhou, Ganjun Zhang, Shaocheng Liu, Jilei Hou, Qingquan Yang, Kedong Li, Wenxiang Shi2025年8月Nuclear FusionIF 3出版社

In the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), a transition from electromagnetic to electrostatic turbulence is observed in the pedestal region as plasma density ramps up. This transition is manifested by the suppression of magnetic fluctuations and the presence of broadband electrostatic turbulence. The frequency domain of the electrostatic turbulence is typically beyond 300 kHz. It leads to a rapid build-up of density gradient and a sharp degradation of energy confinement. By reducing the gas puffing rate, a prolonged intermediate transition phase is observed, and the confinement improved with increasing density in this phase. The emergence of broad electrostatic turbulence is associated with the enhanced turbulence control parameter αt, together with a weaken edge radial electric field. Furthermore, the impact of the turbulence transition to scrape-off layer (SOL) transport is evaluated. Measurements suggested that radial particle flux and intermittent structures are strengthened after the transition. Moreover, the profiles in the far SOL are broaden with increase of αt. The properties of the magnetic fluctuations are consistent with the nature of the magnetic coherent mode previously observed in EAST, while the broad electrostatic turbulence is proposed to be an ion temperature gradient mode by the Gyrokinetic Electromagnetic Numerical Experiment simulation. It is clarified that the energy confinement degradation in high-density regimes is primarily driven by the broadband turbulence rather than divertor detachment. These findings advance our understanding of high-density H-mode plasmas and provides additional insights into the interplay between edge turbulence and global confinement properties.

日本語訳

実験型先進超伝導トカマク(EAST)において、プラズマ密度の上昇に伴い、ペデスタル領域で電磁的乱流から静電的乱流への遷移が観測された。この遷移は、磁気揺動の抑制と広帯域静電乱流の存在によって示される。静電乱流の周波数領域は典型的には300 kHzを超える。それは密度勾配の急速な構築とエネルギー閉じ込めの急激な劣化をもたらす。ガス噴射率を低減することにより、長期化した中間遷移位相が観測され、この位相では密度の増加とともに閉じ込めが改善した。広帯域静電乱流の出現は、強化された乱流制御パラメータαtおよび弱まった周辺径方向電場と関連している。さらに、スクレイプオフ層(SOL)輸送への乱流遷移の影響が評価された。測定により、遷移後に径方向粒子束と間欠的構造が強化されることが示唆された。さらに、遠方SOLにおけるプロファイルはαtの増加とともに広がる。磁気揺動の特性は、EASTで以前観測された磁気コヒーレントモードの性質と一致している一方、広帯域静電乱流は、ジャイロ運動論的電磁数値実験シミュレーションによりイオン温度勾配モードであると提案されている。高密度領域におけるエネルギー閉じ込め劣化は、ダイバータデタッチメントではなく、主に広帯域乱流によって引き起こされることが明らかにされた。これらの発見は、高密度Hモードプラズマの理解を深め、周辺乱流と全体の閉じ込め特性の間の相互作用に関する追加の洞察を提供する。

装置

east高精度(タイトル一致)

wiki

EASTH-modePedestal

AIによる論文要約

高密度H-モード プラズマのペデスタル領域における乱流遷移に関する研究
JAこの論文は、核融合プラズマの閉じ込め性能に関心のある研究者や学生にとって有益です。プラズマ乱流の特性や、それが閉じ込め性能に及ぼす影響を理解するのに役立ちます。#プラズマ乱流 #高密度H-モード #閉じ込め性能 #EAST
LLM向け: {'Title': '高密度H-モード プラズマのペデスタル領域における乱流遷移に関する研究', 'Author(s)': 'EAST研究チーム', 'Rese…

この論文では、EAST装置において高密度H-モードプラズマのペデスタル領域で電磁乱流から静電乱流への遷移が観察されたことが報告されています。この遷移は磁場変動の抑制と広帯域静電乱流の出現によって特徴付けられ、密度勾配の急激な増大と閉じ込め性能の劣化をもたらします。ガス供給率を低減することで遷移過程が長期化し、密度上昇に伴い閉じ込め性能が改善されることが示されています。この乱流遷移は、エッジ部の電場変動と密接に関連しており、プラズマ閉じ込めの理解に重要な知見を与えます。

Study on the turbulence transition in the pedestal of high-density H-mode plasmas in EAST
ENThis paper is of interest to fusion researchers, particularly those studying plasma turbulence and its impact on confinement in high-density tokamak plasmas. It also provides valuable information for students and researchers in the field of plasma physics and fusion energy.#PlasmaPhysics #FusionEnergy #TurbulenceTransition #HighDensityPlasmas #EAST
LLM向け: {'Title': 'Study on the turbulence transition in the pedestal of high-density H-…

This paper investigates the transition from electromagnetic to electrostatic turbulence in the pedestal region of high-density H-mode plasmas in the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). The transition leads to a rapid build-up of density gradient and degradation of energy confinement. Reducing gas puffing rate can improve confinement by prolonging the intermediate transition phase. The findings provide insights into the interplay between edge turbulence and global confinement properties in high-density regimes.

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