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Experimental scalings of scrape-off layer particle flux width by outboard divertor Langmuir probes for deuterium and helium plasmas on EAST

X. Liu, L.Y. Meng, J.C. Xu, R. Ding, Y.W. Yu, Q.Q. Yang, Y. Zhang, L. Wang, J. Li, the EAST Team2024年Nuclear FusionIF 3出版社

The scrape-off layer (SOL) power width (λq) is an important parameter for predicting the heat load on divertor targets for future magnetically confined devices. Currently, the underlying physics for λq scaling is not fully understood. This paper extends the previous SOL particle flux width (λjs, λq ≈ λjs is assumed, js is the measured ion current density used as a proxy for particle flux) scaling measured by the inboard divertor Langmuir probes (Div-LPs) in deuterium plasmas (Liu et al 2019 Plasma Phys. Control. Fusion 61 045001) to the λjs scalings measured by the outboard Div-LPs in both deuterium and helium plasmas on EAST. A systematic method has been used to correct the upper-outer Div-LP measurements to reduce the measurement uncertainty of λjs. About 520 discharges are selected for the construction of six databases (H-mode, L-mode, and Ohmic for deuterium and helium plasmas) to scale λjs. Since the published λq scalings do not fit EAST λjs well in the databases, four separate λjs scalings are proposed using statistical method to minimize the scaling parameters. It is found that λjs has a robust scaling dependence on the plasma line-averaged density () for both deuterium and helium plasmas and a strong positive scaling dependence on the divertor leg length (Ldiv,leg). The scaling exponent of the stored energy agrees well with the previous λq/λjs scalings for deuterium plasmas. The near unity scaling exponents of edge safety factor and Ldiv,leg reveal the importance of parallel connection length in determining λjs. The positive scaling dependence of λjs on and the 2 ∼ 4 times larger scaling amplitude compared with the published λq scalings probably indicate the turbulence broadening of λjs on EAST. The comparison of λjs for deuterium and helium plasmas using the constructed databases shows no significant difference. Statistical comparison of the normalized λjs with different ELM types suggests that the grassy-ELM λjs is slightly larger than the inter large-ELM (type-I ELM) λjs for both deuterium and helium plasmas.

日本語訳

スクレイプオフ層(SOL)パワー幅(λq)は、将来の磁気閉じ込め装置におけるダイバータターゲットへの熱負荷を予測するための重要なパラメータである。現在、λqスケーリングの基礎となる物理は完全には理解されていない。本論文は、重水素プラズマにおける入射側ダイバータラングミュアプローブ(Div-LPs)によって測定された以前のSOL粒子束幅(λjs、λq ≈ λjs と仮定され、js は粒子束のプロキシとして使用される測定イオン電流密度である)スケーリング(Liu et al 2019 Plasma Phys. Control. Fusion 61 045001)を、EASTにおける重水素およびヘリウムプラズマの両方で出射側Div-LPsによって測定されたλjsスケーリングに拡張する。λjsの測定不確かさを低減するために、上部外側Div-LP測定を補正する体系的な方法が使用されている。λjsをスケーリングするための6つのデータベース(重水素およびヘリウムプラズマに対するHモード、Lモード、オーミック)の構築のために、約520の放電が選択されている。公表されているλqスケーリングはデータベース内のEAST λjsによく適合しないため、スケーリングパラメータを最小化するために統計的手法を用いて4つの独立したλjsスケーリングが提案されている。λjsは、重水素およびヘリウムプラズマの両方に対して、プラズマ線平均密度()に頑健なスケーリング依存性を持ち、ダイバータ脚長(Ldiv,leg)に強い正のスケーリング依存性を持つことが見出された。蓄積エネルギーのスケーリング指数は、重水素プラズマに対する以前のλq/λjsスケーリングとよく一致している。エッジ安全係数とLdiv,legのほぼ1に等しいスケーリング指数は、λjsを決定する際の平行接続長の重要性を明らかにしている。λjsの に対する正のスケーリング依存性と、公表されているλqスケーリングと比較して2〜4倍大きいスケーリング振幅は、EASTにおけるλjsの乱流広がりを示している可能性がある。構築されたデータベースを用いた重水素およびヘリウムプラズマのλjsの比較は、有意な差を示さない。異なるELMタイプによる正規化されたλjsの統計的比较は、グラッシーELMのλjsが、重水素およびヘリウムプラズマの両方において、インターパルス大ELF(タイプI ELM)のλjsよりもわずかに大きいことを示唆している。

装置

east高精度(タイトル一致)

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DivertorEASTDeuteriumHeliumScrape-off layerLangmuir probeHelium plasma
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