The effect of impurity on edge turbulence was investigated on the HL-2A tokamak using neon supersonic molecular beam injection (SMBI). For the first time, a stationary radiative layer accompanied by edge localized turbulence (ELT) lasting more than 100 ms is observed at the edge region . This duration is much longer than the SMBI pulse length (1.2 ms), indicating that the impurity diffusion is on the whole canceled out by the impurity convection without spreading of the localized turbulence during this period. This implies that the impurity convection is reversed from the positive to the negative impurity density gradient region. This reversal could be explained by the parallel impurity compression mechanism. The observed turbulence is a broadband electrostatic turbulence (25–70 kHz) propagating in the electron diamagnetic drift direction with a normalized poloidal wavenumber of . It has been found that the excitation of the ELT strongly depends on the local collisionality . This feature is qualitatively predicted by the spectral multiscale gyrokinetic turbulence simulation, which suggests that the turbulence could be a dissipative trapped electron mode. This experiment demonstrates that mutual interaction between externally injected impurity ions and edge turbulence can generate a stationary edge radiative layer and avoid impurity core accumulation. These results could provide a potential approach for the formation of a stable impurity radiative layer by impurity injection in tokamaks.
不純物が周辺乱流に及ぼす効果を、HL-2Aトカマクにおいてネオン超音速分子ビーム入射(SMBI)を用いて調べた。初めて、周辺局在乱流(ELT)を伴う定常放射層が周辺領域で100 ms以上持続するのが観測された。この持続時間はSMBIパルス長(1.2 ms)よりもはるかに長く、この期間中、局在乱流の広がりを伴わずに、不純物拡散が全体として不純物対流によって打ち消されることを示している。これは、不純物対流が正の不純物密度勾配領域から負の不純物密度勾配領域へ反転することを示唆する。この反転は、並行不純物圧縮機構によって説明できる。観測された乱流は、電子反磁性ドリフト方向に伝播する広帯域静電乱流(25–70 kHz)であり、規格化ポロイダル波数は である。ELTの励起が局所衝突度に強く依存することが見出された。この特徴は、スペクトル多重スケールジャイロ運動論的乱流シミュレーションによって定性的に予測され、この乱流が散逸性捕捉電子モードであり得ることを示唆している。この実験は、外部から入射された不純物イオンと周辺乱流との相互相互作用が、定常的な周辺放射層を生成し、不純物のコア蓄積を回避できることを実証する。これらの結果は、トカマクにおける不純物入射による安定な不純物放射層の形成に対する潜在的なアプローチを提供する可能性がある。