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Inference of main ion particle transport coefficients with experimentally constrained neutral ionization during edge localized mode recovery on DIII-D

A.M. Rosenthal, J.W. Hughes, F.M. Laggner, T. Odstrčil, A. Bortolon, T.M. Wilks, F. Sciortino2023年被引用 3Nuclear FusionIF 3出版社

The plasma and neutral density dynamics after an edge localized mode are investigated and utilized to infer the plasma transport coefficients for the density pedestal. The Lyman-Alpha Measurement Apparatus (LLAMA) diagnostic provides sub-millisecond profile measurements of the ionization and neutral density and shows significant poloidal asymmetries in both. Exploiting the absolute calibration of the LLAMA diagnostic allows quantitative comparison to the electron and main ion density profiles determined by charge-exchange recombination, Thomson scattering and interferometry. Separation of diffusion and convection contributions to the density pedestal transport are investigated through flux gradient methods and time-dependent forward modeling with Bayesian inference by adaptation of the Aurora transport code and IMPRAD framework to main ion particle transport. Both methods suggest time-dependent transport coefficients and are consistent with an inward particle pinch on the order of 1 m s−1 and diffusion coefficient of 0.05 m2 s−1 in the steep density gradient region of the pedestal. While it is possible to recreate the experimentally observed phenomena with no pinch in the pedestal, low diffusion in the core and high outward convection in the near scrape-off layer are required without an inward pedestal pinch.

日本語訳

エッジ局在モード後のプラズマおよび中性粒子密度ダイナミクスを調査し、密度ペデスタルのプラズマ輸送係数を推定するために利用する。ライマンアルファ計測装置(LLAMA)診断装置は、電離密度と中性粒子密度のサブミリ秒プロファイル計測を提供し、その両方に有意なポロイダル非対称性を示す。LLAMA診断装置の絶対校正を活用することで、荷電交換再結合、トムソン散乱、干渉計測によって決定された電子密度および主イオン密度プロファイルとの定量的比較が可能となる。密度ペデスタル輸送への拡散と対流の寄与の分離は、フラックス勾配法と、Aurora輸送コードおよびIMPRADフレームワークを主イオン粒子輸送に適用したベイズ推論による時間依存の前方モデリングを通じて調査される。両手法は時間依存の輸送係数を示唆し、ペデスタルの急峻な密度勾配領域における約1 m s−1の内向き粒子ピンチおよび0.05 m2 s−1の拡散係数と整合的である。ペデスタルにピンチがない場合でも実験的に観測された現象を再現することは可能であるが、内向きのペデスタルピンチがない場合には、コアにおける低い拡散とスクレイプオフ層近傍における高い外向き対流が必要である。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

DIII-DEdge localized modeParticle transport
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