Experiments in L-mode plasmas in the HL-2A tokamak show that the electron and trace Al impurity transport is related to the normalized electron temperature gradient with opposite trends. Increasing in the confinement zone (0.25 ⩽ ρ⩽ 0.5, ρ is the normalized minor radius) tends to pump out electrons but accumulate impurity, leading to slightly hollow electron density profiles meanwhile with an overall stronger inward convection of injected impurity. Moreover, after the injection of Al impurity by laser blow-off (LBO), the impurity density profiles remain deeply hollow due to the combined effect of the impurity expulsion by core magneto-hydrodynamic (MHD) activity in the plasma centre and the inward impurity convection driven by turbulence in the outer confinement region. Gyrokinetic simulation results reveal that the local change of affects the relative strength of the trapped electron mode (TEM) and the ion temperature gradient (ITG) mode, eventually determining the electron particle transport in a way consistent with the experimental observations. Comparison of simulations with and without collisionallity shows that the plasma collisionality can significantly reduce the growth rate of the TEM and the associated outward particle flux.
LモードプラズマにおけるHL-2Aトカマクでの実験により、電子および微量不純物の輸送が、規格化電子温度勾配と逆の傾向で関連することが示された。閉じ込め領域(0.25 ≤ ρ ≤ 0.5、ρは規格化小半径)における[規格化電子温度勾配]の増加は、電子を排出する傾向がある一方で不純物を蓄積させ、わずかに中空の電子密度分布をもたらすと同時に、注入された不純物の全体的な内向き対流を強める。さらに、レーザーブローオフ(LBO)によるAl不純物注入後、不純物密度分布は、プラズマ中心部におけるコアMHD活動による不純物排出と、外側閉じ込め領域における乱流駆動の内向き不純物対流の複合効果により、深く中空の状態を維持する。ジャイロ運動論シミュレーションの結果は、[規格化電子温度勾配]の局所的な変化が、閉じ込められた電子モード(TEM)とイオン温度勾配(ITG)モードの相対的な強度に影響を与え、最終的に実験観測と一致する電子粒子輸送を決定することを明らかにしている。衝突項の有無によるシミュレーションの比較から、プラズマの衝突性がTEMの成長率とそれに伴う外向き粒子束を有意に低減できることが示された。