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Experiment-theory comparison for low frequency BAE modes in the strongly shaped H-1NF stellarator

S R Haskey, B D Blackwell, C Nührenberg, A Könies, J Bertram, C Michael, M J Hole, J Howard2015年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Recent advances in the modeling, analysis, and measurement of fluctuations have significantly improved the diagnosis and understanding of Alfvén eigenmodes in the strongly shaped H-1NF helical axis stellarator. Experimental measurements, including 3D tomographic inversions of high resolution visible light images, are in close agreement with beta-induced Alfvén eigenmodes (BAEs) calculated using the compressible ideal MHD code, CAS3D. This is despite the low β in H-1NF, providing experimental evidence that these modes can exist due to compression that is induced by the strong shaping in stellarators, in addition to high β, as is the case in tokamaks. This is confirmed using the CONTI and CAS3D codes, which show significant gap structures at lower frequencies which contain BAE and beta-acoustic Alfvén eigenmodes (BAAEs). The BAEs are excited in the absence of a well confined energetic particle source, further confirming previous studies that thermal particles, electrons, or even radiation fluctuations can drive these modes. Datamining of magnetic probe data shows the experimentally measured frequency of these modes has a clear dependence on the rotational transform profile, which is consistent with a frequency dependency due to postulated confinement related temperature variations.

日本語訳

近年のゆらぎのモデリング、解析、および計測における進展により、強く変形したH-1NFヘリカル軸ステラレーターにおけるアルヴェン固有モードの診断と理解が大幅に向上した。高分解能可視光画像の3次元トモグラフィー逆変換を含む実験的計測は、圧縮性理想MHDコードCAS3Dを用いて計算されたベータ誘起アルヴェン固有モード(BAE)と密接に一致している。これはH-1NFにおける低いβ値にもかかわらず達成されており、これらのモードが、トカマクにおける高いβ値の場合に加えて、ステラレーターにおける強い形状効果によって誘起される圧縮に起因して存在し得るという実験的証拠を提供するものである。これはCONTIおよびCAS3Dコードを用いて確認されており、BAEおよびベータ音響アルヴェン固有モード(BAAE)を含むより低い周波数帯に有意なギャップ構造が示されている。BAEは、良好に閉じ込められた高エネルギー粒子源が存在しない状況でも励起されており、熱粒子、電子、あるいは放射のゆらぎさえもがこれらのモードを駆動し得るという従来の研究をさらに裏付けている。磁気プローブデータのデータマイニングにより、これらのモードの実験的に測定された周波数が回転変換プロファイルに明確な依存性を示すことが明らかになっており、これは閉じ込めに関連する温度変動による周波数依存性と整合している。

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Stellarator
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