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Observation of divertor heat flux regulation by streamer-like structures in HL-2A neutral beam injection-heated H-mode plasmas

J. Chen, J. Cheng, Y. Xu, N. Wu, L.W. Yan, R. Ke, Q. Zou, X. Chen, J. Wen, Y. Yu2025年11月Nuclear FusionIF 3出版社

A coherent electromagnetic fluctuation with a central frequency at f ≈ 17.6 kHz has been routinely observed in HL-2A neutral beam injection-heated H-mode plasmas. This fluctuation, characterized by a radially extended structure spanning ∼23% of the minor radius without clear radial propagation, is identified as originating from broadband fluctuations (30–60 kHz) via nonlinear coupling, which is qualitatively consistent with theoretically predicated streamers [Manfredi et al (2001 Plasma Phys. Control. Fusion43 825)]. Further analysis demonstrates that such structures could enhance radial heat transport in the scrape-off layer (SOL) while reducing the divertor peak heat flux and broadening the heat flux width, indicating that these streamer-like structures have the ability to regulate the distribution of the divertor heat load by changing SOL turbulent transport. This findings presented here reveal the essential role of turbulence-driven radially extended structures in determining the divertor peak heat flux and the associated width, which may provide new insights for the mitigation of plasma–material interaction and the optimization of divertor performance via the control of SOL turbulent transport in future magnetic confinement fusion devices.

日本語訳

約17.6 kHzの中心周波数を持つコヒーレントな電磁変動が、HL-2Aにおける中性粒子ビーム入射加熱Hモードプラズマで日常的に観測されている。この変動は、明確な半径方向伝播を伴わずに小半径の約23%に及ぶ半径方向に拡張した構造を特徴とし、非線形結合を介した広帯域変動(30–60 kHz)に起因すると同定され、これは理論的に予測されるストリーマー[Manfredi et al (2001 Plasma Phys. Control. Fusion43 825)]と定性的に一致する。さらなる解析により、そのような構造はスクレイプオフ層(SOL)における半径方向熱輸送を強化しつつ、ダイバータのピーク熱流束を低減し、熱流束幅を拡大し得ることが実証され、これらのストリーマー状構造がSOL乱流輸送を変化させることによりダイバータ熱負荷の分布を調節する能力を有することを示している。ここで提示された知見は、乱流駆動型の半径方向に拡張した構造がダイバータのピーク熱流束および関連する幅を決定する上で本質的な役割を果たすことを明らかにし、将来の磁場閉じ込め核融合装置におけるSOL乱流輸送の制御を介したプラズマ・材料相互作用の緩和およびダイバータ性能の最適化に新たな洞察をもたらす可能性がある。

wiki

DivertorH-modeNeutral beamNeutral beam injectionHL-2A

AIによる論文要約

HL-2Aの中性粒子入射加熱Hモードプラズマにおけるストリーマー状構造によるダイバータ熱流束制御の観測
JA核融合研究者やプラズマ物理を学ぶ学生。ダイバータ熱負荷制御や乱流輸送の理解に興味がある方。#核融合 #プラズマ乱流 #ダイバータ #HL2A #ストリーマー
LLM向け: {"Title": "Observation of divertor heat flux regulation by streamer-like structu…

HL-2Aトカマクの中性粒子入射加熱Hモードプラズマにおいて、中心周波数約17.6 kHzのコヒーレントな電磁揺動が観測された。この揺動は、理論的に予測されるストリーマーと定性的に一致し、非線形結合により広帯域揺動から生じる。半径方向に広がった構造を持ち、スクレイプオフ層(SOL)の径方向熱輸送を促進し、ダイバータピーク熱流束を低減し、熱流束幅を広げることが示された。これにより、ストリーマー状構造がSOL乱流輸送を変化させてダイバータ熱負荷分布を調整する能力を持つことが明らかになった。本研究は、乱流駆動の半径方向に広がった構造がダイバータ熱流束とその幅を決定する上で重要な役割を果たすことを示し、将来の核融合装置でのプラズマ-材料相互作用の緩和やダイバータ性能最適化への新たな洞察を提供する。

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