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Topology bifurcation of a magnetic flux surface in toroidal plasmas

K Ida, T Kobayashi, S Inagaki, Y Suzuki, S Sakakibara, K Itoh, H Tsuchiya, C Suzuki, M Yoshinuma, Y Narushima2015年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The bifurcation of magnetic topology is identified by a significant change in the heat pulse propagation properties in magnetized plasmas. Clear evidence of stochastization of the magnetic surfaces near a rational surface is observed in the core plasma with weak magnetic shear in the Large Helical Device by slowly decreasing the magnetic shear and measured by applying heat pulses driven by modulated electron cyclotron heating (MECH). Three topologies of the magnetic flux surfaces (a nested magnetic island and partial and full stochastization) are identified by the patterns of heat pulse propagation observed in the flat temperature region in the plasma. Slow heat pulse propagation exhibiting a non-monotonically increasing delay time is evidence of a magnetic island, while the fast heat pulse propagation observed in the plasma with medium magnetic shear is evidence of the stochastization of the magnetic surfaces. The region with the fast heat pulse propagation varies with a slight change of magnetic shear. There are two types of stochastization of the magnetic surfaces. In one, the stochastization region is localized near the rational surface (partial stochastization) and in the other, the region is extended to the magnetic axis (full stochastization). The appearance of a stochastic magnetic field is not caused by MHD instability. The significant increase of the ratio of electron thermal diffusivity to ion thermal diffusivity is consistent with that expected by stochastization of the magnetic field.

日本語訳

磁気トポロジーの分岐は、磁化プラズマにおける熱パルス伝播特性の顕著な変化によって同定される。大型ヘリカル装置において、弱い磁気シアを持つコアプラズマ中の有理面近傍での磁気面のストカスティゼーションの明確な証拠が、磁気シアを徐々に減少させ、変調電子サイクロトロン加熱(MECH)によって駆動される熱パルスを印加することによって観測された。プラズマ中の平坦温度領域で観測された熱パルス伝播のパターンによって、磁気面の3つのトポロジー(入れ子状の磁気島、部分的なストカスティゼーション、完全なストカスティゼーション)が同定される。非単調増加の遅延時間を示す遅い熱パルス伝播は磁気島の証拠であり、一方、中程度の磁気シアを持つプラズマで観測される速い熱パルス伝播は磁気面のストカスティゼーションの証拠である。速い熱パルス伝播が生じる領域は、磁気シアのわずかな変化に応じて変動する。磁気面のストカスティゼーションには2つのタイプがある。1つは、ストカスティゼーション領域が有理面近傍に局在するもの(部分的なストカスティゼーション)であり、もう1つは、その領域が磁気軸まで拡張するもの(完全なストカスティゼーション)である。確率的磁場の出現はMHD不安定性によって引き起こされるものではない。電子熱拡散係数とイオン熱拡散係数の比の顕著な増加は、磁場のストカスティゼーションによって予測される結果と一致する。

装置

lhd中精度(概要文一致)
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