Recent progress in the study of 3D field effects on the divertor and pedestal plasmas is reported with the use of a new set of diagnostics. A wide angle visible camera provides 2D data of lower divertor surface covering almost the full range of radius (r) and toroidal angle (Φ), a significant advantage over the conventional 1D radial profile in examining non-axisymmetric effects of 3D fields on the divertor footprints. The spatial distribution of connection lengths (Lc) calculated by vacuum field line tracing in the presence of 3D fields (n = 3) agrees with the footprint pattern observed in the 2D wide angle camera images. The full (r, Φ) image data with high temporal resolution revealed that the spatial structure of modified divertor footprints is maintained even during the edge-localized modes (ELMs) triggered by applied n = 3 fields, when the ELM size is sufficiently small, i.e. the ELMs are 'phase locked' to the imposed perturbation field structure. This phase-lock is lost during the ELM rise time for ELMs with large energy loss, e.g. ΔWELM/WMHD > 4–5%. Divertor gas puff was used to create detached divertor condition and the effect of 3D fields on the detachment was investigated. The divertor remains partially detached with the 3D field application when a sufficient amount of gas is injected into the divertor region, which is accompanied by a noticeable drop of pedestal electron temperature (Te). However, with a lower gas puff, the divertor plasma re-attaches, when 3D fields were applied to the detached plasma, and the pedestal Te rises back up. There observed no other change in the pedestal profile associated with the re-attachment, indicating that this is likely to be dominated by a change in the electron thermal transport processes. A TRANSP analysis shows that the drop of pedestal electron heat diffusivity (χe) is responsible for this change but the source of this reduction is yet unclear.
ダイバータおよびペデスタルプラズマに対する3次元磁場効果の研究における最近の進展について、新しい診断装置群を用いて報告する。広視野可視光カメラにより、半径(r)およびトロイダル角(Φ)のほぼ全範囲をカバーする下部ダイバータの2次元データが得られ、これは3次元磁場の非軸対称効果がダイバータフットプリントに及ぼす影響を調べる上で、従来の1次元動径プロファイルに比べて大きな利点となる。3次元磁場(n=3)存在下での真空磁力線追跡により計算された接続長(Lc)の空間分布は、広視野可視光カメラ画像で観測されたフットプリントパターンと一致する。高い時間分解能を有する全領域(r, Φ)画像データにより、印加されたn=3磁場によって誘起される周辺局在化モード(ELM)の間も、修正されたダイバータフットプリントの空間構造が維持されることが明らかになった。ただし、これはELMの規模が十分に小さい場合、すなわちELMが印加摂動磁場に「位相ロック」されている場合に限られる。この位相ロックは、ΔW_ELM/W_MHD > 4–5%となるような大きなエネルギー損失を伴うELMの成長期間中には失われる。ダイバータへのガス入射を用いて非接触ダイバータ状態を実現し、3次元磁場が非接触状態に及ぼす影響を調べた。ダイバータ領域に十分な量のガスを入射した場合、3次元磁場印加下でもダイバータは部分的に非接触状態を維持し、これに伴いペデスタル電子温度(Te)の顕著な低下が観測された。しかしながら、ガス入射量が少ない場合には、非接触プラズマへの3次元磁場印加によりダイバータプラズマは再び接触状態に戻り、ペデスタルTeも上昇した。この再接触に伴い、ペデスタルプロファイルには他の変化は観測されず、この現象が電子熱輸送過程の変化によって支配されている可能性が示唆される。TRANSP解析により、ペデスタル電子熱拡散係数(χe)の低下がこの変化の原因であることが示されたが、この低下の起源は未だ明らかではない。