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Flux-driven integrated modelling of main ion pressure and trace tungsten transport in ASDEX Upgrade

O. Linder, J. Citrin, G.M.D. Hogeweij, C. Angioni, C. Bourdelle, F.J. Casson, E. Fable, A. Ho, F. Koechl, M. Sertoli2019年被引用 18Nuclear FusionIF 3出版社

Neoclassical and turbulent heavy impurity transport in tokamak core plasmas are determined by main ion temperature, density and toroidal rotation profiles. Thus, in order to understand and prevent experimental behaviour of W accumulation, flux-driven integrated modelling of main ion heat and particle transport over multiple confinement times is a vital prerequisite. For the first time, the quasilinear gyrokinetic code QuaLiKiz is applied for successful predictions of core kinetic profiles in an ASDEX Upgrade H-mode discharge in the turbulence dominated region within the integrated modelling suite JETTO. Neoclassical contributions are calculated by NCLASS; auxiliary heat and particle deposition profiles due to NBI and ECRH are prescribed from previous analysis with TRANSP. Turbulent and neoclassical contributions are insufficient in explaining main ion heat and particle transport inside the q  =  1 surface, necessitating the prescription of further transport coefficients to mimic the impact of MHD activity on central transport. The ion to electron temperature ratio at the simulation boundary at stabilizes ion scale modes while destabilizing ETG modes when significantly exceeding unity. Careful analysis of experimental measurements using Gaussian process regression techniques is carried out to explore reasonable uncertainties. In following trace W impurity transport simulations performed with additionally NEO, neoclassical transport under consideration of poloidal asymmetries alone is found to be insufficient to establish hollow central W density profiles. Reproduction of these conditions measured experimentally is found possible only when assuming the direct impact of a saturated MHD mode on heavy impurity transport.

日本語訳

トカマク中心プラズマにおける新古典的および乱流的重不純物輸送は、主イオン温度、密度、およびトロイダル回転分布によって決定される。したがって、W(タングステン)蓄積の実験的挙動を理解し防止するためには、複数の閉じ込め時間にわたる主イオンの熱および粒子輸送のフラックス駆動統合モデリングが不可欠な前提条件である。初めて、準線形ジャイロ運動論コードQuaLiKizが、統合モデリングスイートJETTO内の乱流支配領域におけるASDEX Upgrade Hモード放電の中心運動論分布の予測に適用され、成功した。新古典的寄与はNCLASSによって計算され、NBIおよびECRHによる補助加熱・粒子堆積分布は、TRANSPによる以前の解析から指定される。q = 1面の内側での主イオン熱および粒子輸送を説明するには、乱流的および新古典的寄与は不十分であり、中心輸送に対するMHD活動の影響を模倣するための追加の輸送係数の指定が必要である。シミュレーション境界におけるイオン対電子温度比は、1を大幅に超えると、イオンスケールモードを安定化する一方、ETGモードを不安定化する。ガウス過程回帰手法を用いた実験測定の注意深い解析が、妥当な不確実性を探るために実施される。続く微量W不純物輸送シミュレーションでは、さらにNEOを用いて実施され、ポロイダル非対称性のみを考慮した新古典輸送では、中心部のW密度分布が中空状になることを確立するには不十分であることが見出された。実験的に測定されたこれらの条件の再現は、飽和したMHDモードが重不純物輸送に直接影響を与えると仮定した場合にのみ可能であることが見出された。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)

wiki

TungstenASDEXASDEX Upgrade
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