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Statistical analysis of similarity of plasma parameters profiles at quasi-stationary stage of discharge in JET tokamak

A B Kukushkin, P A Sdvizhenskii, J Flanagan, D Kos, V S Neverov, G Szepesi, D M A Taylor, JET Contributors2023年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

A statistical analysis is carried out of the similarity of profiles of plasma parameters: electron temperature Te, density ne, and pressure Pe, at the stage of quasi-stationary plasma current (the so called flat-top stage) of about 9000 discharges in the JET tokamak, among the discharges from #84458 to #99419 that covers almost the entire database of successful discharges in the JET ITER-like wall machine. For all these parameters, the existence of universal profiles is shown as functions of the normalized minor radius of the plasma column ρ. The discharge universal profiles (DUPs) are obtained by dividing the space-time-dependent profile by its value at the center of the plasma column or by the space-averaged value of this parameter in the region ρ ⩽ ρmax = 0.5–1, and subsequent averaging over time at the flat-top stage of each discharge. The machine universal profiles (MUPs) are obtained by averaging over time of flat-top stage of all discharges. It is shown that for 86% of the discharges, the time-averaged relative root-mean-square deviation of Pe profile from the DUP is less than 20% at ρ ⩽ 0.8, and for the MUP, it is less than 17%. A similar picture is observed for the profiles of Te and ne/√Te. An auxiliary heating, Paux ⩾ 1 MW or 10 MW, was present at, respectively, 44% and 21% of the total duration of the flat-top stage of discharges. It is shown that large, ∼100% in magnitude, jumps of Te at ρ = 0, caused by the switch-on of auxiliary heating, can be described with a ∼20% accuracy by the jumps of the space-averaged temperature if the DUP is used to describe the stationary shape of the temperature spatial profile. The results obtained illustrate the degree of plasma self-organization in tokamaks.

日本語訳

統計解析は、JETトカマクにおける約9000回の放電の準定常プラズマ電流段階(いわゆるフラットトップ段階)でのプラズマパラメータ、すなわち電子温度Te、密度ne、圧力Peのプロファイルの類似性について行われた。対象は#84419から#99419までの放電であり、JETのITER類似壁装置におけるほぼ全ての成功したデータベースをカバーしている。これら全てのパラメータについて、プラズマの規格化小半径ρの関数としての普遍プロファイルの存在が示された。放電普遍プロファイル(DUP)は、各放電のフラットトップ段階において、空間・時間依存プロファイルをプラズマ中心での値または領域ρ ⩽ ρmax = 0.5–0.8における空間平均値で規格化し、その後時間平均を取ることにより得られる。機械普遍プロファイル(MUP)は、全放電のフラットトップ段階の時間平均をさらに放電間で平均することにより得られる。その結果、放電の86%において、PeプロファイルのDUPからの時間平均相対二乗平均偏差はρ ⩽ 0.8で20%未満であり、MUPに対しても同様に17%未満であることが示された。Teおよびne/√Teのプロファイルについても同様の傾向が観察された。さらに、補助加熱Paux ⩾ 1 MWまたは10 MWがそれぞれ放電フラットトップ段階の全時間の44%および21%で存在した。ρ = 0におけるTeの大きなジャンプ(大きさ約100%)は、補助加熱の投入によって引き起こされるが、DUPを用いて定常的な空間プロファイルを記述する場合、空間平均温度のジャンプによって約20%の精度で記述できることが示された。これらの結果は、トカマクにおけるプラズマ自己組織化の程度を示している。

装置

jet高精度(タイトル一致)iter中精度(概要文一致)

wiki

JET
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