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X-point and divertor filament dynamics from gas puff imaging on TCV

C. Wüthrich, C. Theiler, N. Offeddu, D. Galassi, D.S. Oliveira, B.P. Duval, O. Février, T. Golfinopoulos, W. Han, E. Marmar2022年被引用 10Nuclear FusionIF 3出版社

A new gas puff imaging diagnostic has been installed on the TCV tokamak, providing two-dimensional insights into scrape-off-layer (SOL) turbulence dynamics above, at and below the magnetic X-point. A detailed study in L-mode, attached, lower single-null discharges shows that statistical properties have little poloidal variations, while vast differences are present in the 2D behaviour of intermittent filaments. Strongly elongated filaments, just above the X-point and in the divertor far-SOL, show a good consistency in shape and dynamics with field-line tracing from filaments at the outboard midplane, highlighting their connection. In the near-SOL of the outer divertor leg, short-lived, high frequency and more circular (diameter ∼15 sound Larmor radii) filaments are observed. These divertor-localised filaments appear born radially at the position of maximum density and display a radially outward motion with velocity ≈400 m s−1 that is comparable to radial velocities of upstream-connected filaments. Conversely, in these discharges ( pointing away from the divertor), these divertor filaments' poloidal velocities differ strongly from those of upstream-connected filaments. The importance of divertor-localised filaments upon radial transport and profile broadening is explored using filament statistics and in situ kinetic profile measurements along the divertor leg. This suggests that these filaments contribute significantly to electron density profile broadening in the divertor.

日本語訳

TCVトカマクに新しいガスパフイメージング診断装置が設置され、スクレイプオフ層(SOL)乱流ダイナミクスに関する二次元的な知見を、磁気X点の上方、X点位置、およびX点下方において提供する。Lモード、ダイバータ付着、下部単一ヌル配位における詳細な研究により、統計的性質はポロイダル方向の変動が小さい一方で、間欠的フィラメントの二次元的挙動には大きな差異が存在することが示された。X点の直上およびダイバータ遠方領域における強く伸長したフィラメントは、アウトボード中平面のフィラメントからの磁力線追跡と形状およびダイナミクスにおいて良好な一致を示し、それらの関連性が明らかになった。外側ダイバータ脚の近傍SOL領域では、短寿命で高周波数の、より円形に近い(直径約15音速ラーモア半径)フィラメントが観測された。これらのダイバータ局在フィラメントは、密度最大位置において径方向に生成され、上流接続フィラメントの径方向速度に匹敵する約400 m s⁻¹の径方向外向き運動を示す。一方、これらの放電において(ダイバータから離れる方向を向いて)、ダイバータ局在フィラメントのポロイダル速度は上流接続フィラメントのそれと大きく異なる。ダイバータ局在フィラメントの径方向輸送およびプロファイル平坦化への重要性は、フィラメント統計とダイバータ脚に沿ったその場運動論的プロファイル測定を用いて検討された。この結果は、これらのフィラメントがダイバータにおける電子密度プロファイルの平坦化に有意に寄与していることを示唆している。

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DivertorTCVGas puffX-point
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