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The effects of electron cyclotron heating and current drive on toroidal Alfvén eigenmodes in tokamak plasmas

S E Sharapov, M Garcia-Munoz, M A Van Zeeland, B Bobkov, I G J Classen, J Ferreira, A Figueiredo, M Fitzgerald, J Galdon-Quiroga, D Gallart2018年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Dedicated studies performed for toroidal Alfvén eigenmodes (TAEs) in ASDEX-Upgrade (AUG) discharges with monotonic q-profiles have shown that electron cyclotron resonance heating (ECRH) can make TAEs more unstable. In these AUG discharges, energetic ions driving TAEs were obtained by ion cyclotron resonance heating (ICRH). It was found that off-axis ECRH facilitated TAE instability, with TAEs appearing and disappearing on timescales of a few milliseconds when the ECRH power was switched on and off. On-axis ECRH had a much weaker effect on TAEs, and in AUG discharges performed with co- and counter-current electron cyclotron current drive (ECCD), the effects of ECCD were found to be similar to those of ECRH. Fast ion distributions produced by ICRH were computed with the PION and SELFO codes. A significant increase in Te caused by ECRH applied off-axis is found to increase the fast ion slowing-down time and fast ion pressure causing a significant increase in the TAE drive by ICRH-accelerated ions. TAE stability calculations show that the rise in Te causes also an increase in TAE radiative damping and thermal ion Landau damping, but to a lesser extent than the fast ion drive. As a result of the competition between larger drive and damping effects caused by ECRH, TAEs become more unstable. It is concluded, that although ECRH effects on AE stability in present-day experiments may be quite significant, they are determined by the changes in the plasma profiles and are not particularly ECRH specific.

日本語訳

単調なqプロファイルを持つASDEX-Upgrade(AUG)放電におけるトロイダル・アルフヴェン固有モード(TAE)に対して実施された詳細な研究により、電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)がTAEをより不安定化させ得ることが示された。これらのAUG放電では、イオンサイクロトロン共鳴加熱(ICRH)によって駆動される高エネルギーイオンがTAEを励起した。オフアクシスECRHはTAE不安定性を促進し、ECRH出力のオン・オフに伴ってTAEが数ミリ秒の時間スケールで出現・消滅することが観察された。オンアクシスECRHはTAEに対する影響がはるかに弱く、また、コ・カウンター電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)を用いたAUG放電では、ECCDの効果はECRHの効果と同様であることが見出された。ICRHによって生成された高速イオン分布は、PIONおよびSELFOコードを用いて計算された。オフアクシスで印加されたECRHによって引き起こされる電子温度(Te)の有意な上昇は、高速イオンの減速時間と高速イオン圧力を増大させ、その結果、ICRHで加速されたイオンによるTAE駆動が有意に増大することが見出された。TAE安定性計算により、Teの上昇はTAEの放射減衰と熱イオンランダウ減衰も増大させるが、その効果は高速イオン駆動の増大よりも小さいことが示された。ECRHによって引き起こされる駆動と減衰の両方の増大効果の競合の結果、TAEはより不安定化する。結論として、ECRHが現在の実験におけるAE安定性に及ぼす影響は有意ではあるものの、その効果はプラズマプロファイルの変化によって決定され、ECRHに特有のものではないことが示された。

装置

asdex-upgrade中精度(概要文一致)

wiki

Alfvén waveCurrent driveElectron cyclotron heatingAlfvén eigenmodeToroidal Alfvén Eigenmode
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