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Temporal and spatial responses of temperature, density and rotation to electron cyclotron heating in JT-60U

M. Yoshida, S. Ide, H. Takenaga, M. Honda, H. Urano, T. Kobayashi, M. Nakata, N. Miyato, Y. Kamada2013年被引用 8Nuclear FusionIF 3出版社

The temporal and spatial responses of electron channels (the electron density, ne, and the electron temperature, Te) and ion channels (the ion temperature, Ti, and the toroidal rotation velocity, Vφ) to central electron cyclotron heating (ECH) have been investigated in positive shear H-mode plasmas with a relatively peaked Ti profile and internal transport barrier (ITB) plasmas on JT-60U. Ion temperature decreases with ECH after the increase in the electron temperature in the core region. The time scale of the change in Ti is ≈30–60 ms in H-mode plasmas and almost constant in radius. In ITB plasmas, the time scale is shorter around the ITB foot and becomes longer inside the ITB foot. The experimentally measured causality indicates that the decrease in Ti is consistent with the ion temperature gradient critical gradient reduction. This is also verified through a comparison with linear gyrokinetic stability analyses. The electron heat diffusivity increases with ECH in both H-mode and ITB plasmas, correlating to the increase in the ion heat diffusivity. Electron density with a relatively flat ne profile does not decrease with ECH. On the other hand, the electron density with a peaked ne profile decreases with ECH. The flattening of the ne profile is observed after the increase in the electron temperature in the core region. The time scale of the change in ne is about 200–350 ms. Linear gyrokinetic stability analyses imply that the growth rate of the trapped electron modes, which increase outward particle flux, becomes more pronounced during ECH. The counter intrinsic rotation with ECH is identified on H-mode plasmas with a small torque input (BAL-NBI). The counter intrinsic rotation is generated after the increase in the electron temperature and correlates to the change in the electron temperature with ECH around the EC deposition. The radial region where the counter intrinsic rotation is observed is wider than the radial region where the electron temperature varies with ECH. The time scale of the change in the toroidal rotation velocity is about 90–200 ms around the ECH deposition and longer than the time scale of the change in Te and Ti.

日本語訳

電子チャネル(電子密度neおよび電子温度Te)とイオンチャネル(イオン温度Tiおよびトロイダル回転速度Vφ)の中心電子サイクロトロン加熱(ECH)に対する時間的・空間的応答が、JT-60Uにおいて比較的ピークしたTi分布を持つ正磁気シアHモードプラズマおよび内部輸送障壁(ITB)プラズマで調べられた。イオン温度は、コア領域における電子温度の上昇後にECHによって減少する。Tiの変化の時間スケールはHモードプラズマにおいて約30〜60msであり、半径方向にほぼ一定である。ITBプラズマでは、その時間スケールはITBフット付近で短く、ITBフットの内側では長くなる。実験的に測定された因果関係は、Tiの減少がイオン温度勾配の臨界勾配の低減と整合的であることを示している。これは線形ジャイロ運動論的安定性解析との比較によっても検証された。電子熱拡散係数は、HモードおよびITBプラズマの両方においてECHによって増加し、イオン熱拡散係数の増加と相関している。比較的平坦なne分布を持つ電子密度はECHによって減少しない。一方、ピークしたne分布を持つ電子密度はECHによって減少する。ne分布の平坦化は、コア領域における電子温度の上昇後に観測される。neの変化の時間スケールは約200〜350msである。線形ジャイロ運動論的安定性解析は、外向き粒子束を増加させる捕捉電子モードの成長率がECH中により顕著になることを示唆している。ECHを伴う反対方向固有回転は、小さなトルク入力(BAL-NBI)を有するHモードプラズマにおいて確認された。反対方向固有回転は、電子温度の上昇後に生成され、EC堆積周辺における電子温度の変化と相関している。反対方向固有回転が観測される半径方向領域は、ECHによって電子温度が変化する半径方向領域よりも広い。トロイダル回転速度の変化の時間スケールは、EC堆積周辺において約90〜200msであり、TeおよびTiの変化の時間スケールよりも長い。

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Electron cyclotron heatingJT-60U
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