Two-dimensional edge plasma structures of the l = 2 helical system CHS have been investigated with the use of a neutral lithium beam probe. Two different types of edge magnetic configuration have been compared, namely, an inboard-wall limiter configuration and an ergodic magnetic divertor configuration which is intrinsic to non-axisymmetric helical devices. The scrape-off plasma in the limiter configuration is essentially one-dimensional and the radial scale length is well described by a simple diffusion model with finite connection length of the magnetic field line. While in the ergodic divertor configuration, edge plasma structure shows up–down asymmetry in the steady state near the outer separatrix region regardless of the symmetric magnetic structure. The asymmetry reverses when the magnetic field direction is reversed. Plasma shift is apparently in the direction of ion B × ∇B drift. The result suggests that plasma equilibrium in the ergodic layer is not determined simply by the magnetic field structure. The effect of plasma flow and drift motions would be important. Such asymmetry in plasma structure may induce non-uniform heat deposition on the divertor plates. Modelling of plasma equilibrium in the ergodic layer is necessary for practical helical divertor design.
二次元エッジプラズマ構造が、中性リチウムビームプローブを用いてl = 2ヘリカルシステムCHSにおいて調査された。2つの異なるタイプのエッジ磁気配位が比較された。すなわち、内側壁リミター配位と、非軸対称ヘリカルデバイスに固有のエルゴディック磁気ダイバータ配位である。リミター配位におけるスクレイプオフ層プラズマは本質的に一次元的であり、その径方向スケール長は、磁力線の有限連結長を考慮した単純な拡散モデルによってよく記述される。一方、エルゴディックダイバータ配位では、外側セパラトリクス近傍の定常状態において、磁気構造が対称であるにもかかわらず、エッジプラズマ構造に上下非対称性が観測された。この非対称性は、磁場方向を反転させると反転した。プラズマのシフトは、イオンのB × ∇Bドリフトの方向に生じていることが示された。この結果は、エルゴディック層におけるプラズマ平衡が磁場構造のみによって決定されるわけではないことを示唆している。プラズマ流およびドリフト運動の効果が重要であると考えられる。このようなプラズマ構造の非対称性は、ダイバータ板への非一様な熱負荷を引き起こす可能性がある。実用的なヘリカルダイバータ設計には、エルゴディック層におけるプラズマ平衡のモデリングが不可欠である。