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Numerical and experimental study of the redistribution of energetic and impurity ions by sawteeth in ASDEX Upgrade

F. Jaulmes, B. Geiger, T. Odstrčil, M. Weiland, M. Salewski, A.S. Jacobsen, J. Rasmussen, M. Stejner, S.K. Nielsen, E. Westerhof2016年被引用 13Nuclear FusionIF 3出版社

In the non-linear phase of a sawtooth, the complete reconnection of field lines around the q  =  1 flux surface often occurs resulting in a radial displacement of the plasma core. A complete time-dependent electromagnetic model of this type of reconnection has been developed and implemented in the EBdyna_go code. This contribution aims at studying the behaviour of ions, both impurity and fast particles, in the pattern of reconnecting field lines during sawtoothing plasma experiments in the ASDEX Upgrade tokamak by using the newly developed numerical framework. Simulations of full reconnection with tungsten impurity that include the centrifugal force are achieved and recover the soft x-ray measurements. Based on this full-reconnection description of the sawtooth, a simple tool dedicated to estimate the duration of the reconnection is introduced. This work then studies the redistribution of fast ions during several experimentally observed sawteeth. In some cases of sawteeth at ASDEX Upgrade, full reconnection is not always observed or expected so the code gives an upper estimate of the actual experimental redistribution. The results of detailed simulations of the crashes are compared with measurements from various diagnostics such as collective Thomson scattering and fast-ion D-alpha (FIDA) spectroscopy, including FIDA tomography. A convincing qualitative agreement is found in different parts of velocity space.

日本語訳

サトゥースの非線形位相において、q = 1 磁気面の周りの磁力線の完全な再結合がしばしば発生し、その結果プラズマ中心部の径方向変位が生じる。この種の再結合の完全な時間依存電磁モデルが開発され、EBdyna_go コードに実装された。本貢献は、新たに開発された数値計算フレームワークを用いて、ASDEX Upgrade トカマクにおけるサトゥースプラズマ実験中に再結合する磁力線のパターンにおけるイオン(不純物と高速粒子の両方)の挙動を研究することを目的とする。遠心力を含むタングステン不純物を用いた完全再結合のシミュレーションが達成され、軟X線測定を再現する。このサトゥースの完全再結合記述に基づき、再結合の持続時間を推定するための簡単なツールが導入される。この研究はその後、実験的に観測されたいくつかのサトゥースの間の高速イオンの再分布を研究する。ASDEX Upgrade におけるサトゥースのいくつかの場合、完全再結合は常に観測されるわけでも予想されるわけでもないため、コードは実際の実験的再分布の上限推定値を与える。クラッシュの詳細なシミュレーションの結果は、集団トムソン散乱や高速イオンD-alpha(FIDA)分光法(FIDAトモグラフィーを含む)などの様々な診断装置による測定と比較される。速度空間の異なる部分で説得力のある定性的一致が見出される。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)

wiki

ImpurityASDEXASDEX Upgrade
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