The influence of plasma density and edge gradients on the development of perpendicular sheared flow has been investigated in the plasma edge region of the TJ-II stellarator. The development of the naturally occurring velocity shear layer requires a minimum plasma density. Experimental findings have shown that there is a coupling between the onset of sheared flow development and an increase in the level of plasma edge turbulence; once sheared flow is fully developed the level of fluctuations and turbulent transport slightly decreases whereas edge gradients and plasma density increases. Electron density profiles show a broadening evolution as density increases above the critical value where sheared flow is developed, while the temperature profile remains similar, reflecting the strong impact of plasma density in the global confinement scaling. Furthermore, the shearing rate of the spontaneous sheared flow turns out to be close to the one needed to trigger a transition to improved confinement regimes. Density ramp experiments show, within the experimental uncertainty, no evidence of hysteresis during the spontaneous shear development. Power modulation, in the proximity of the critical plasma density, allows the characterization of plasma potential and electric field relaxation during the transition. The present results have a direct impact on the understanding of the physics mechanisms underlying the generation of critical sheared flow, pointing to the important role of turbulent driven flow.
TJ-IIステラレータのプラズマ周辺領域において、垂直シア流の発生に対するプラズマ密度と周辺勾配の影響が調査された。自然発生する速度シア層の形成には、最小限のプラズマ密度が必要であることが明らかになった。実験結果は、シア流の発生開始とプラズマ周辺乱流レベルの増加との間に相関関係があることを示している。シア流が完全に発達すると、変動レベルと乱流輸送はわずかに減少する一方、周辺勾配とプラズマ密度は増加する。電子密度プロファイルは、シア流が発達する臨界密度を超えて密度が増加するにつれて、ブロード化の進行を示す一方、温度プロファイルは類似した形状を維持する。これは、プラズマ密度が全体閉じ込めスケーリングに強く影響することを反映している。さらに、自発的シア流のシア率は、改善閉じ込め領域への遷移を誘発するために必要な値に近いことが判明した。密度ランプアップ実験では、実験的不確実性の範囲内で、自発的シア流の発達中にヒステリシスの証拠は見られなかった。臨界密度付近でのパワー変調により、遷移中のプラズマ電位と電場の特性評価が可能となった。これらの結果は、臨界シア流の発生の背後にある物理メカニズムの理解に直接的な影響を与え、乱流駆動流の重要な役割を示唆している。