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Role of Te/Ti and ∇vtor in ion heat transport of ASDEX Upgrade H-mode plasmas

A. Manini, C. Angioni, A.G. Peeters, F. Ryter, A. Jacchia, C.F. Maggi, W. Suttrop, the ASDEX Upgrade Team2006年被引用 24Nuclear FusionIF 3出版社

Experiments in H-mode plasmas have shown that both heat and particle transport are sensitive to the ratio between electron and ion temperature (Te/Ti). While decreasing Te/Ti is beneficial for confinement, an increased electron heating in these so called 'hot ion plasmas' deteriorates the confinement. H-mode plasmas with low Te/Ti are often accompanied by high toroidal rotation velocity (vϕ). Its gradient (∇vϕ) can destabilize the ion temperature gradient mode (ITG) through its parallel component in the parallel velocity shear, but it has also stabilizing effects since it produces an E × B shearing rate (ωE × B). In this paper, the effects of electron heating on the ion heat transport is investigated in H-mode plasmas heated by neutral beam injection (NBI) and electron cyclotron heating (ECH). In particular, the correlation on Te/Ti and ∇vϕ is studied and compared with calculations made with GLF23 and GS2. Experimentally it is shown that the normalized gradient length of the ions () is correlated with both Te/Ti and ∇vϕ: peaked ion temperature profiles are only obtained with low Te/Ti and high ∇vϕ, and vice-versa. When ECH is added, both ion heat and momentum transport are enhanced, leading to a drop of both the Ti and vϕ profiles. The effective growth rate γeff = γ−ωE × B is calculated, with the mode growth rate γ determined with GS2 and ωE × B with GLF23. The ion transport is enhanced due to the decrease of the ITG threshold with increasing Te/Ti. Comparison of the dependence of on Te/Ti and ∇vϕ between experiments and modelling indicates that the deterioration of confinement cannot be explained by the changes in only Te/Ti or ∇vϕ, but by the combined effects of both parameters. The changes in Te/Ti act directly on the ITG threshold, while the ones in ∇vϕ modify the ωE × B shearing rate leading to changes in the effective threshold.

日本語訳

Hモードプラズマにおける実験により、熱輸送と粒子輸送の両方が電子温度とイオン温度の比(Te/Ti)に敏感であることが示されている。Te/Tiを低下させることは閉じ込めに有利である一方、いわゆる「高温イオンプラズマ」における電子加熱の増大は閉じ込めを劣化させる。Te/Tiが低いHモードプラズマは、しばしば高いトロイダル回転速度(vφ)を伴う。その勾配(∇vφ)は、平行速度シアにおける平行成分を通じてイオン温度勾配モード(ITG)を不安定化させ得るが、E×Bシア速度(ωE×B)を生成するため安定化効果も有する。本論文では、中性粒子ビーム入射(NBI)および電子サイクロトロン加熱(ECH)によって加熱されるHモードプラズマにおける、イオン熱輸送に対する電子加熱の影響を調査する。特に、Te/Tiと∇vφの相関を研究し、GLF23およびGS2を用いた計算と比較する。実験的には、イオンの規格化勾配長()がTe/Tiと∇vφの両方と相関することが示される:ピーク状のイオン温度分布は、低いTe/Tiと高い∇vφの場合にのみ得られ、その逆も同様である。ECHを加えると、イオン熱輸送と運動量輸送の両方が増強され、Tiとvφの両方の分布が低下する。実効成長率γeff = γ−ωE×Bを計算し、モード成長率γはGS2で、ωE×BはGLF23で決定される。イオン輸送は、Te/Tiの増加に伴うITG閾値の低下により増強される。実験とモデリングにおけるTe/Tiおよび∇vφへの依存性の比較は、閉じ込めの劣化がTe/Tiまたは∇vφのみの変化では説明できず、両パラメータの複合効果によることを示している。Te/Tiの変化はITG閾値に直接作用し、∇vφの変化はωE×Bシア速度を修正して実効閾値の変化をもたらす。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)

wiki

ASDEXASDEX UpgradeH-modeHeat transport
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