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Identifying the MHD signature and power deposition characteristics associated with type-II ELMs in ASDEX Upgrade

C P Perez von Thun, M Maraschek, S da Graça, R J Buttery, A Herrmann, J Stober, G Conway, T Eich, J C Fuchs, L D Horton2008年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The properties of ASDEX Upgrade's type-II ELM regime, which combines good confinement with benign temporal variation of the power exhaust, make it an attractive candidate for ITER baseline scenario operation. As yet it is not understood what the physics origin of this regime is. In previous type-II ELM studies (Stober J et al2001 Nucl. Fusion41 1123, Stober J et al2005 Nucl. Fusion45 1213) a whole range of fluctuations have been reported. In this paper the properties of these fluctuations are inspected in more detail, and their relevance for the regime investigated. For the high frequency (∼150–220 kHz) magnetic fluctuation activity, from its absence in certain type-II ELM scenarios and behaviour during regime transitions it is concluded that it is not an essential ingredient of type-II ELM regimes on ASDEX Upgrade. A stronger contender to explain the type-II ELM regime appears to be given by small repetitive electromagnetic bursts, and low frequency (∼5–25 kHz) magnetic precursor activity associated with these bursts. It is demonstrated that these bursts give rise to small but frequent heat loads of the right order to influence ELM cycles. These are best detected in the vicinity of the inner strike point in the lower divertor through infrared thermography and Langmuir probes. Their properties further suggest that the bursts are neither small type-I ELMs nor type-III ELMs. However, it remains to be shown that the losses associated with these bursts are high enough to replace the type-I ELM losses. Other enhanced density fluctuation activity at low frequency (10–30 kHz) is detected by reflectometry near the plasma boundary. The information available about this mode is more limited, but so far a causal implication of this mode in the type-II ELM regime cannot be excluded. Overall it can be concluded that, of the three potential dissipation mechanisms, the low frequency electromagnetic burst behaviour seems to be the most promising candidate to account for type-II ELMs and their energy losses.

日本語訳

ASDEX Upgradeのtype-II ELM regimeは、優れた閉じ込めと電力排出台の時間的変動の穏やかさを兼ね備えており、ITERのベースラインシナリオ運転にとって魅力的な候補となっている。このregimeの物理的起源は未だ解明されていない。これまでのtype-II ELM研究(Stober J et al 2001 Nucl. Fusion 41, 1123; Stober J et al 2005 Nucl. Fusion 45, 1213)では、多種多様な揺動が報告されている。本論文では、これらの揺動の特性をより詳細に調査し、当該regimeとの関連性を検討する。高周波数(〜150–220 kHz)の磁気揺動活動については、特定のtype-II ELMシナリオにおける非存在と、regime遷移時の挙動から、ASDEX Upgradeのtype-II ELM regimeの本質的要素ではないと結論づけられる。type-II ELM regimeを説明するより有力な候補は、小さな反復性電磁バーストと、それに伴う低周波数(〜5–25 kHz)の磁気前駆体活動であると考えられる。これらのバーストが、ELMサイクルに影響を及ぼすのに十分な大きさの、小規模だが高頻度の熱負荷を生じることが実証されている。これらは下部ダイバータの内側ストライク点近傍で、赤外線サーモグラフィとラングミュアプローブにより最もよく検出される。その特性は、これらのバーストが小型のtype-I ELMでもtype-III ELMでもないことを示唆している。しかしながら、これらのバーストに伴う損失がtype-I ELM損失を代替するほど十分に大きいかどうかは、未だ実証されていない。さらに、低周波数(10–30 kHz)の密度揺動活動の増大が、プラズマ境界近傍で反射計により検出されている。このモードに関する情報は限られているが、現時点ではtype-II ELM regimeへの因果的関与を排除することはできない。全体として、3つの潜在的散逸機構のうち、低周波数の電磁バースト挙動が、type-II ELMとそのエネルギー損失を説明する最も有力な候補であると結論づけられる。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)iter低精度(概要文一致)

wiki

MagnetohydrodynamicsASDEXEdge localized modeASDEX Upgrade
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