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Intermediate-k density and magnetic field fluctuations during inter-ELM pedestal evolution in MAST

J C Hillesheim, D Dickinson, C M Roach, S Saarelma, R Scannell, A Kirk, N A Crocker, W A Peebles, H Meyer, the MAST Team2016年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Measurements of local density and magnetic field fluctuations near the pedestal top, conditionally averaged over the edge localized mode (ELM) cycle, have been made in Mega Amp Spherical Tokamak (MAST). A Doppler backscattering (DBS) system installed at MAST was used to measure intermediate-k density fluctuations at the top of the pedestal. A novel diagnostic technique combining DBS with cross-polarization scattering (CP-DBS) enabled magnetic field fluctuations to also be locally measured at similar wave numbers. Polarization isolation and other effects for CP-DBS are discussed. Both measurements were used in a series of high-β–4.5) MAST plasmas with large type-I ELMs with an period where microtearing modes (MTMs) had been predicted to be unstable in similar conditions (Dickinson 2012 Phys. Rev. Lett. 108 135002). The measured density fluctuation level increased by a factor of about 4 between 2 and 4 ms after the ELM, which was correlated with the recovery of the density profile while the temperature pedestal height continued to increase slowly. Magnetic field fluctuations showed different temporal behaviors, slowly increasing throughout the ELM cycle as the local β increased. Linear GS2 calculations show both MTM and electron temperature gradient (ETG) modes unstable at similar wave numbers as the measurements (although with more overlap between ETG wave numbers and diagnostic spectral resolution) at the top of the pedestal, along with kinetic ballooning modes are unstable lower in the pedestal (at larger wavelengths). The inferred ratio of fluctuation levels from experiment was . The comparable ratios from GS2 were for the MTM and for the ETG. Both the experimental wave number range and the fluctuation ratio are more similar to the linear characteristics of the ETG than the MTM. These results imply that intermediate-k fluctuations due to the ETG play a role in inter-ELM pedestal evolution.

日本語訳

ペデスタル頂部付近における局所密度および磁場揺動の測定を、エッジ局在モード(ELM)周期にわたって条件付き平均した結果が、メガアンペア球状トカマク(MAST)において得られた。MASTに設置されたドップラー後方散乱(DBS)システムを用いて、ペデスタル頂部における中間波数(intermediate-k)密度揺動を測定した。DBSと交差偏波散乱(CP-DBS)を組み合わせた新規の診断手法により、同様の波数領域における磁場揺動の局所測定が可能となった。CP-DBSにおける偏波分離およびその他の効果について議論する。両測定は、周期を持つ大型I型ELMを伴う一連の高β(β≈4.5)MASTプラズマにおいて実施された。このプラズマ条件では、マイクロティアリングモード(MTM)が同様の条件下で不安定であると予測されていた(Dickinson 2012 Phys. Rev. Lett. 108 135002)。測定された密度揺動レベルは、ELM後2〜4ミリ秒の間に約4倍増加し、これは密度分布の回復と相関していた。一方、温度ペデスタル高さはゆっくりと増加し続けた。磁場揺動は異なる時間的挙動を示し、ELM周期全体を通じて局所βの増加とともにゆっくりと増加した。線形GS2計算により、ペデスタル頂部においてMTMと電子温度勾配(ETG)モードの両方が測定と同様の波数領域で不安定であることが示された(ただし、ETGの波数と診断の波数分解能との間にはより大きな重なりがある)。また、運動学的バルーニングモードはペデスタル下部で不安定である(より長い波長領域)。実験から推定された揺動レベルの比は であった。GS2から得られた対応する比は、MTMに対して 、ETGに対して であった。実験で得られた波数範囲と揺動レベルの比はともに、MTMよりもETGの線形特性により類似している。これらの結果は、ETGに起因する中間波数揺動がELM間ペデスタル発展において役割を果たしていることを示唆する。

装置

mast高精度(タイトル一致)

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Edge localized modePedestalMAST
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