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Thermal helium beam measurements of plasma edge turbulence in positive and negative triangularity plasmas on TCV

M. Ugoletti, M. Agostini, M. La Matina, M. Bonisolli, S. Coda, O. Fevrier, O. Krutkin, B. Labit, S. Rienäcker, O. Sauter2026年7月Nuclear FusionIF 3出版社

Edge plasma behavior plays a central role in determining the overall confinement and operational limits of tokamak plasmas. In particular, turbulence at the plasma boundary strongly influences particle and heat transport and remains a key target for performance optimization. Among the shaping strategies currently explored, negative triangularity (NT) operation has emerged as a viable alternative to conventional positive triangularity (PT) plasmas, having demonstrated improved confinement, reduced turbulence-driven transport, and the absence of edge-localized modes, thereby alleviating plasma–wall interaction constraints. In this paper, experimental observations from the upgraded thermal helium beam (THB) diagnostic on the TCV tokamak are reported. The analysis is based on a large database of discharges, selected using plasma triangularity as the sole discriminant. These measurements are used to investigate how plasma geometry affects edge temperature () and density () profiles, and fluctuation properties. A comparative analysis between PT and NT plasmas is carried out, with emphasis on the modification of edge turbulence characteristics. The results reveal systematic differences between NT and PT plasmas, with NT discharges generally exhibiting lower turbulence levels in the scrape-off-layer (SOL), indicative of a modified edge transport regime. These findings are enabled by the ability of the THB diagnostic to access both kinetic quantities and fluctuation amplitudes from the plasma edge to the SOL, providing new insight into turbulence suppression mechanisms associated with NT shaping.

日本語訳

周辺プラズマの挙動は、トカマクプラズマの全体的な閉じ込めと運転限界を決定する上で中心的な役割を果たす。特に、プラズマ境界における乱流は粒子および熱輸送に強い影響を与え、性能最適化の主要な対象であり続けている。現在探求されている形状制御戦略の中で、負三角形度(NT)運転は、従来の正三角形度(PT)プラズマに代わる実行可能な選択肢として浮上しており、閉じ込めの改善、乱流駆動輸送の低減、そして周辺局在モード(ELM)が存在しないことを実証し、プラズマ–壁相互作用の制約を緩和している。本論文では、TCVトカマクにおける改良型熱ヘリウムビーム(THB)診断装置からの実験的観測を報告する。解析は、プラズマ三角形度を唯一の判別基準として選択した大規模な放電データベースに基づいている。これらの測定値は、プラズマ形状が周辺温度( )および密度( )プロファイルと揺動特性にどのように影響するかを調べるために使用される。PTプラズマとNTプラズマの比較解析が行われ、周辺乱流特性の変化に重点が置かれる。結果は、NTプラズマとPTプラズマの間に系統的な差異があることを示し、NT放電は一般にスクレイプオフ層(SOL)においてより低い乱流レベルを示し、これは修正された周辺輸送領域を示唆している。これらの発見は、THB診断装置がプラズマ周辺からSOLまでの運動論的量と揺動振幅の両方にアクセスできる能力によって可能となり、NT形状に伴う乱流抑制メカニズムへの新たな洞察を提供する。

wiki

HeliumTCVTriangularityEdge turbulenceNegative triangularity

AIによる論文要約

TCVにおける正・負三角形度プラズマの周辺乱流の熱ヘリウムビーム計測
JA核融合プラズマの周辺乱流や輸送現象に興味がある研究者、トカマク形状最適化やプラズマ計測に携わる大学院生・技術者。特に負三角形度による閉じ込め改善のメカニズムを理解したい人。#核融合 #トカマク #乱流 #負三角形度 #TCV
LLM向け: {"Title": "熱ヘリウムビーム計測による三角形度が周辺乱流に与える影響の研究", "Authors": "不明", "Research Objectiv…

トカマクプラズマの周辺部では、乱流が粒子や熱の輸送を左右します。本研究では、TCVトカマクの改良された熱ヘリウムビーム診断を用い、プラズマ断面の三角形度が正と負のプラズマで周辺乱流に与える影響を調べました。三角形度のみを変えた放電を多数比較し、電子温度・密度分布とゆらぎを計測。その結果、負三角形度(NT)プラズマではスクレイプオフ層での乱流レベルが系統的に低く、輸送が抑制されることが分かりました。NT形状が乱流を抑え、高性能化に有効であることを示す新たな知見です。

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