The effects of sawtooth on fast ion transport have been studied in reproducible, 2 s long sawtoothing L-mode discharges during the 2016 experimental campaign on National Spherical Torus Experiment Upgrade (NSTX-U) (Menard et al 2012 Nucl. Fusion52 083015). Analysis of the discharges demonstrated that standard sawtooth models (full/partial reconnection models) in the TRANSP code were not capable to fully reproduce the fast ion redistribution induced by sawtooth crashes. Some global parameters such as neutron rate can be recovered while detailed features, e.g. distribution functions, estimated using the models were different from the experimental observation. The standard sawtooth models in TRANSP do not take into account the different effect of sawtooth crashes depending on fast ion energy and orbit type and that may cause the disagreement between experiments and simulations. In this work, the newly developed kick model has been applied to replace the standard sawtooth models for the fast ion transport. TRANSP simulation results using the kick model, taking into account the characteristics of fast ion such as energy and pitch angle, can reproduce experimental neutron rates within 10% difference. The qualitative comparison of the measurements and synthetic diagnostics of fast ion D-alpha (FIDA) and solid state neutral particle analyser (SSNPA) using the TRANSP simulation results with kick model shows good agreements.
2016年の実験キャンペーンにおいて、ナショナル球状トーラス実験アップグレード(NSTX-U)(Menard et al 2012 Nucl. Fusion52 083015)での再現可能な2秒間の鋸歯状振動を伴うLモード放電において、高速イオン輸送に対する鋸歯状振動の影響を研究した。放電の解析により、TRANSPコードにおける標準的な鋸歯状振動モデル(完全/部分再結合モデル)は、鋸歯状振動クラッシュによって誘起される高速イオン再分布を完全には再現できないことが実証された。中性子発生率などのいくつかの全体パラメータは再現できる一方で、モデルを用いて推定された分布関数などの詳細な特徴は実験観測とは異なっていた。TRANSPの標準的な鋸歯状振動モデルは、高速イオンのエネルギーと軌道タイプに依存する鋸歯状振動クラッシュの異なる効果を考慮しておらず、それが実験とシミュレーションの不一致を引き起こす可能性がある。本研究では、高速イオン輸送に対する標準的な鋸歯状振動モデルを置き換えるために、新たに開発されたキックモデルを適用した。エネルギーやピッチ角などの高速イオンの特性を考慮したキックモデルを用いたTRANSPシミュレーションの結果、実験の中性子発生率を10%以内の差で再現できることが示された。キックモデルを用いたTRANSPシミュレーション結果を用いた、測定と高速イオンDα(FIDA)および固体中性粒子分析装置(SSNPA)の合成診断との定性的比較は、良好な一致を示した。