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Determination of confinement regime boundaries via separatrix parameters on Alcator C-Mod based on a model for interchange-drift-Alfvén turbulence

M.A. Miller, J.W. Hughes, T. Eich, G.R. Tynan, P. Manz, T. Body, D. Silvagni, O. Grover, A.E. Hubbard, A. Cavallaro2025年5月Nuclear FusionIF 3出版社

The separatrix operational space (SepOS) model (Eich and Manz 2021 Nucl. Fusion61 086017) is shown to predict the L–H transition, the L-mode density limit, and the ideal magnetohydrodynamic ballooning limit in terms of separatrix parameters for a wide range of Alcator C-Mod plasmas. The model is tested using Thomson scattering measurements across a wide range of operating conditions on C-Mod, spanning 0.3–5.5 m−3, –8.0 T, and = 0.1–1.2 T. An empirical regression for the electron pressure gradient scale length, , against a turbulence control parameter, , and the poloidal fluid gyroradius, , is constructed for H-modes and found to require positive exponents for both regression parameters, indicating turbulence widening of near-scrape-off layer widths at high and an inverse scaling with , consistent with results on ASDEX Upgrade. The SepOS model is also tested in the unfavorable drift direction and found to apply well to all three boundaries, including the L–H transition as long as a correction to the Reynolds energy transfer term, is applied. I-modes typically exist in the unfavorable drift direction for values of . Finally, an experiment studying the transition between the Type-I ELMy and EDA H-mode is analyzed using the same framework. It is found that a recently identified boundary at excludes most EDA H-modes but that the balance of wavenumbers responsible for the L-mode density limit, namely , may better describe the transition on C-Mod. The ensemble of boundaries validated and explored is then applied to project regime access and limit avoidance for the SPARC primary reference discharge parameters.

日本語訳

セパラトリックス運転空間(SepOS)モデル(Eich and Manz 2021 Nucl. Fusion61 086017)は、広範囲のAlcator C-Modプラズマに対して、セパラトリックスパラメータの観点からL–H遷移、Lモード密度限界、および理想磁気流体力学バルーニング限界を予測することが示される。モデルは、C-Mod上の0.3–5.5 m−3、–8.0 T、および= 0.1–1.2 Tにわたる広範囲の運転条件にわたるトムソン散乱測定を用いて検証される。電子圧力勾配スケール長 , 、乱流制御パラメータ , 、およびポロイダル流体ジャイロ半径 , に対する経験的回帰をHモードに対して構築し、両方の回帰パラメータに対して正の指数が必要であることが分かった。これは、高い でのスクレイプオフ層近傍の幅の乱流による拡大と、 に対する逆スケーリングを示しており、ASDEX Upgradeでの結果と一致する。SepOSモデルはまた、不利なドリフト方向でも検証され、レイノルズエネルギー伝達項 , への補正が適用される限り、L–H遷移を含む3つの境界すべてに良く適用されることが分かった。Iモードは通常、 の値に対して不利なドリフト方向に存在する。最後に、Type-I ELMy HモードとEDA Hモードの間の遷移を研究する実験を同じ枠組みを用いて解析する。最近同定された における境界はほとんどのEDA Hモードを除外するが、Lモード密度限界の原因となる波数のバランス、すなわち がC-Mod上の遷移をより良く記述する可能性があることが見出された。検証され調査された境界の集合は、SPARC主要参照放電パラメータに対する領域アクセスと限界回避を予測するために適用される。

装置

alcator-c-mod高精度(タイトル一致)asdex-upgrade中精度(概要文一致)

wiki

Alfvén waveAlcatorC-Mod

AIによる論文要約

アルカトル C-Mod における分離子パラメータに基づいた閉じ込め領域境界の決定
JAこの論文は、核融合プラズマの閉じ込めと安定性に興味のある研究者や学生に向けたものです。プラズマの閉じ込め状態を理解し、予測するための新しいモデルを紹介しています。#核融合プラズマ #閉じ込め #L-H遷移 #密度限界 #アルカトル
LLM向け: {'Title': 'アルカトル C-Mod における分離子パラメータに基づいた閉じ込め領域境界の決定', 'Author(s)': '不明', 'Resear…

この論文は、アルカトル C-Mod のプラズマにおける L-H 遷移、L モード密度限界、理想的 MHD バルーニング限界を分離子パラメータで説明するモデルを検証したものです。プラズマの密度、磁場強度、ポロイダル流ジャイロ半径などのパラメータを用いて、プラズマ閉じ込めの状態を予測することができます。

Determination of confinement regime boundaries via separatrix parameters on Alcator C-Mod based on a model for interchange-drift-Alfvén turbulence
ENThis paper should be read by fusion researchers and engineers interested in understanding and predicting the operational boundaries of magnetic confinement fusion devices, as well as students studying plasma physics and fusion energy.#FusionRegimeBoundaries #PlasmaConfinement #AlcatorC-Mod #SeparatrixParameters
LLM向け: {'Title': 'Determination of confinement regime boundaries via separatrix paramet…

This paper presents a model that can predict the boundaries between different confinement regimes, such as the L-H transition, the L-mode density limit, and the ideal MHD ballooning limit, based on parameters at the plasma separatrix. The model is tested on Alcator C-Mod data and shows good agreement with experimental observations, providing a framework for understanding and predicting these important operational limits.

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