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Role of low order rational q-values in the ITB events in JT-60U reverse shear plasmas

S.V. Neudatchin, T. Takizuka, N. Hayashi, A. Isayama, H. Shirai, T. Fujita, Y. Kamada, Y. Koide, T. Suzuki2004年被引用 22Nuclear FusionIF 3出版社

Non-local confinement bifurcations inside and around internal transport barriers (ITBs) with a ms timescale (ITB events) have previously been found in JT-60U reverse shear (RS) and high-βp plasmas. ITB events are observed as the simultaneous rise and decay of Te in two zones. They are created by an abrupt non-local reduction (or increase) of heat flux inside 30–40% of the minor radius. Under sufficient neutral beam power Pnbi (above ∼8 MW for the 1.2–1.5 MA/3.8 T pulses described below), ITB events were previously detected at various qmin values. However, the role of qmin equal to 3.5, 3, 2.5, 2 is not obvious for ITB formation. In this paper, we focus on new features of ITB evolution near low-order-rational values of qmin. The formation of a stronger ITB and its further splitting into two radially separated ITBs is described. These ITBs are located in both positive and negative shear zones of a plasma with L-mode edge. The similarity of space–time evolution of Te and Ti at sufficient power is highlighted (even when the variation is significant and complicated in space and time). Within errorbars, ITB splitting occurs as qmin passes through 2.5. The similarity of space–time evolution of Te and Ti suggests a similarity in the qualitative behaviour of electron and ion heat diffusivities in time and space. The temporal formation of an ITB in the zone with small positive shear, while qmin passes through 3 (after periodical improvements and degradations via ITB events with 8 ms period) in H-mode, with Pnbi = 8 MW, is described. At lower powers, ITB events are observed only near rational values of qmin. In weak RS shots with Pnbi = 4 MW, transport is reduced via ITB events during 0.08 s at qmin = 3.5, and repetitive short-term phases of reduced transport are observed as qmin passes through 3. The behaviour of Ti looks different. The difference in Te and Ti evolution, which was detected regularly under low power, probably indicates a decoupling of Te and Ti transport.

日本語訳

非局所的な閉じ込め分岐は、内部輸送障壁(ITB)の内部および周辺において、ミリ秒時間スケール(ITBイベント)で、以前にJT-60Uの逆シア(RS)および高βpプラズマで観測されている。ITBイベントは、2つの領域におけるTeの同時的な上昇および減衰として観測される。これらは、小半径の30〜40%以内における熱流束の非局所的な急激な減少(または増加)によって生成される。十分な中性粒子ビームパワーPnbi(以下で説明する1.2〜1.5 MA/3.8 Tパルスにおいて約8 MW以上)のもとでは、ITBイベントは以前に様々なqmin値で検出されている。しかしながら、qminが3.5、3、2.5、2に等しい場合の役割は、ITB形成に関して明確ではない。本論文では、低次の有理数qmin値付近におけるITB発展の新たな特徴に焦点を当てる。より強いITBの形成と、その後の2つの動径方向に分離したITBへの分裂について説明する。これらのITBは、Lモード端部を有するプラズマの正および負のシア領域の両方に位置する。十分なパワーにおけるTeとTiの時空間発展の類似性が強調される(空間および時間における変動が有意かつ複雑である場合でも)。誤差範囲内で、ITBの分裂はqminが2.5を通過する際に発生する。TeとTiの時空間発展の類似性は、電子およびイオンの熱拡散係数の時間的および空間的挙動における定性的な類似性を示唆している。Hモードにおいて、Pnbi = 8 MWで、qminが3を通過する際(8ミリ秒周期のITBイベントを介した周期的な改善および劣化の後)、小さな正のシア領域におけるITBの時間的形成について説明する。より低いパワーでは、ITBイベントはqminの有理数値付近でのみ観測される。弱いRS放電(Pnbi = 4 MW)では、qmin = 3.5において0.08秒間にわたり、輸送の低減がITBイベントを介して発生し、qminが3を通過する際に、輸送低減の反復的な短時間相が観測される。Tiの挙動は異なって見える。低パワー下で定期的に検出されたTeとTi発展の差異は、おそらくTeとTi輸送の非結合化を示している。

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JT-60UInternal transport barrier
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