Advanced momentum transport analysis is used to study matched hydrogen (H) and deuterium (D) plasmas in the core of ASDEX Upgrade. The aim is to validate gyrokinetic theory and assess a possible isotope dependence. The methodology extracts momentum diffusion, convection, and intrinsic torque as a function of time from experiments employing neutral beam injection (NBI) modulation. H and D plasma scenarios with comparable ion heat fluxes, NBI torque, electron densities, and several dimensionless parameters were designed to highlight any mass dependency. Linear gyrokinetic simulations predict that, for similar background gradients, the Prandtl and pinch numbers should be similar for H and D. This was confirmed by the experimental momentum transport analyses. The assessed intrinsic torques were found to be similar between H and D, co-current directed and located near the outermost region of the plasma core. The strength of the intrinsic torque is correlated with the amplitude of the plasma pressure gradient in the pedestal. Finally, a robust error analysis demonstrates the uniqueness of the parameters obtained together with their uncertainties. Neglecting the intrinsic torque, or its time dependence, systematically distorts the assessed momentum diffusion and convection. This is the first method to separate all three transport mechanisms from experimental data by retaining their time dependencies, that is found to match, quantitatively, the gyrokinetic predictions for Prandtl and pinch numbers, within experimental uncertainties.
高度な運動量輸送解析を用いて、ASDEX Upgradeのコアにおける整合した水素(H)および重水素(D)プラズマを研究する。目的は、ジャイロ運動論的理論を検証し、可能な同位体依存性を評価することである。本手法は、中性粒子ビーム入射(NBI)変調を採用した実験から、運動量拡散、対流、および内在トルクを時間の関数として抽出する。同等のイオン熱流束、NBIトルク、電子密度、およびいくつかの無次元パラメータを有するHおよびDプラズマシナリオは、質量依存性を浮き彫りにするように設計された。線形ジャイロ運動論的シミュレーションは、同様の背景勾配に対して、プラントル数およびピンチ数はHとDで類似するはずであると予測する。これは実験的な運動量輸送解析によって確認された。評価された内在トルクは、HとDで類似しており、コ・カレント方向で、プラズマコアの最外縁領域付近に位置することが見出された。内在トルクの強さは、ペデスタルにおけるプラズマ圧力勾配の振幅と相関する。最後に、ロバストな誤差解析は、得られたパラメータの一意性をそれらの不確実性と共に示す。内在トルク、またはその時間依存性を無視すると、評価された運動量拡散と対流が系統的に歪む。これは、時間依存性を保持することによって実験データから3つの輸送機構全てを分離する最初の手法であり、実験的不確実性の範囲内で、プラントル数およびピンチ数に関するジャイロ運動論的予測と定量的に一致することが見出された。