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Experimental studies of toroidal momentum transport in ASDEX Upgrade

D Nishijima, A Kallenbach, S Günter, M Kaufmann, K Lackner, C F Maggi, A G Peeters, G V Pereverzev, B Zaniol, the ASDEX Upgrade Team2005年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Characteristics of toroidal plasma rotation have been experimentally investigated using charge exchange recombination spectroscopy in the ASDEX Upgrade tokamak. Ion cyclotron resonance frequency (ICRF) heating is found to cause a reduction of the toroidal rotation velocity, Vϕ, driven by neutral beam injection (NBI) in the co- and counter-current directions. The reduction of plasma rotation is attributed to an increasing momentum diffusivity connected with the confinement degradation by the additional ICRF power flux, and not to an ICRF induced toroidal force related to radial non-ambipolar transport of resonant particles. Toroidal momentum transport is found to be anomalous in various plasma regimes including standard and improved H-modes and ion-internal transport barrier (ITB) plasmas. In the inner half of those plasmas, except for high density H-modes with on-axis NBI only, the momentum diffusivity, χϕ, is found to be similar to the ion and electron heat diffusivities, χi and χe. In the outer half region, χϕ becomes smaller than χi, while χϕ is still comparable with χe except for ITB plasmas. It is found that the normalized gradient length of the toroidal rotation velocity, is smaller than that of the ion temperature, , in H-modes and ITB plasmas. The magnitude of in an ITB region exceeds that in H-modes, as seen for the Ti profile. In H-modes, the Ti profile is stiff (), while the Vϕ profile is not stiff, with ranging from 0 to 7. The Vϕ profile tends to become flat at high densities with on-axis NBI only. Additional ICRF heating can lead to a small decrease in both and , while it sometimes causes a flattening of the Vϕ profile in the inner region. It is shown that the neoclassical correction of Vϕ does not affect strongly the results obtained with the measured Vϕ.

日本語訳

トロイダルプラズマ回転の特性は、ASDEX Upgradeトカマクにおいて電荷交換再結合分光法を用いて実験的に調査された。イオンサイクロトロン共鳴周波数(ICRF)加熱は、同方向および逆方向電流方向における中性粒子ビーム入射(NBI)によって駆動されるトロイダル回転速度Vφの低下を引き起こすことが見出された。プラズマ回転の低下は、追加のICRFパワーフラックスによる閉じ込めの劣化に伴う運動量拡散係数の増加に起因するとされ、共鳴粒子の径方向非両極性輸送に関連するICRF誘起トルクによるものではない。トロイダル運動量輸送は、標準Hモード、改善Hモード、およびイオン内部輸送障壁(ITB)プラズマを含む様々なプラズマ状態において異常であることが見出された。それらのプラズマの内側半分では、軸方向NBIのみによる高密度Hモードを除いて、運動量拡散係数χφはイオンおよび電子の熱拡散係数χiおよびχeと同程度であることが見出された。外側半分の領域では、χφはχiよりも小さくなる一方、ITBプラズマを除いてχφはχeと依然として同程度である。トロイダル回転速度の規格化勾配長は、HモードおよびITBプラズマにおいてイオン温度の規格化勾配長よりも小さいことが見出された。ITB領域におけるその大きさは、Tiプロファイルで見られるように、Hモードにおけるものよりも大きい。Hモードでは、Tiプロファイルは剛直的である一方、Vφプロファイルは剛直的ではなく、その値は0から7の範囲である。Vφプロファイルは、軸方向NBIのみによる高密度条件において平坦になる傾向がある。追加のICRF加熱は、およびの両方においてわずかな減少をもたらすことがあり、一方で内部領域におけるVφプロファイルの平坦化を引き起こすこともある。Vφの新古典補正は、測定されたVφを用いて得られた結果に強く影響しないことが示された。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)

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ASDEXASDEX UpgradeMomentum transportToroidal momentum
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