This work deals with the results on flow dynamics in TJ-II plasmas under Li-coated wall conditions, which produces low recycling and facilitates the density control and access to improved confinement transitions. The low-density transition, characterized by the emergence of the shear flow layer, is described from first principles and within the framework of neoclassical theory. The vanishing of the neoclassical viscosity when approaching the transition from below explains the observation of a number of turbulent phenomena reported in TJ-II in recent years; a unifying picture is provided in which zonal, i.e. large scale, radially structured, perturbations are observable when the neoclassical damping is sufficiently small. Preliminary linear, collisionless gyrokinetic simulations are carried out to assess that the measured time scale of relaxation of such perturbations is reasonably understood theoretically. In higher density regimes, the physical mechanisms behind the L–H transition have been experimentally studied. The spatial, temporal and spectral structure of the interaction between turbulence and flows has been studied close to the L–H transition threshold conditions. The temporal dynamics of the turbulence-flow interaction displays a predator–prey relationship and both radial outward and inward propagation velocities of the turbulence-flow front have been measured. Finally, a non-linear relation between turbulent fluxes and gradients is observed.
本研究は、低リサイクリングを生み出し、密度制御と改善閉じ込め遷移へのアクセスを容易にするLi被覆壁条件下でのTJ-IIプラズマにおける流動ダイナミクスの結果を扱う。せん断流層の出現によって特徴づけられる低密度遷移は、第一原理から、また新古典理論の枠組みの中で記述される。遷移を下から接近する際の新古典粘性の消失は、近年TJ-IIで報告された多くの乱流現象の観測を説明する。新古典減衰が十分に小さいときに、帯状、すなわち大規模で動径方向に構造化された擾乱が観測可能となるという統一的描像が提供される。そのような擾乱の緩和の測定された時間スケールが理論的に合理的に理解されることを評価するために、予備的な線形無衝突ジャイロ運動論的シミュレーションが実施される。より高密度領域では、L–H遷移の背後にある物理メカニズムが実験的に研究されている。乱流と流れの間の相互作用の空間的、時間的、スペクトル構造が、L–H遷移閾値条件に近い状況で研究されている。乱流–流れ相互作用の時間ダイナミクスは捕食者–被食者関係を示し、乱流–流れフロントの径方向外向きおよび内向き伝播速度の両方が測定されている。最後に、乱流フラックスと勾配の間の非線形関係が観測される。