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Experimental investigation of the radial structure of energetic particle driven GAM in TCV

M.B. Dreval, S.E. Sharapov, A. Jansen van Vuuren, A.N. Karpushov, S. Mazzi, M. Podesta, U.A. Sheikh, L. Simons, R. Ochoukov, J. Poley2025年1月Nuclear FusionIF 3出版社

High amplitude energetic particle geodesic acoustic mode (EGAM) oscillations driven by Neutral Beam (NBI) injected in the direction counter to the toroidal plasma current are observed in the TCV tokamak. The modes appear at frequencies close to the geodesic acoustic mode (GAM) frequency, corresponding to the mode radii calculated without plasma elongation corrections. The spatial structure of the EGAM density oscillation is analyzed using multichannel soft x-ray (SXR) and broadband light emission diagnostics. The analysis of spatiotemporal emission data shows a non-rotating structure of the density oscillations. The non-rotating mode discrimination is the additional new capability of the multichannel spatiotemporal SXR data analysis technique in TCV. We present the discrimination method of assessing the standing character of the EGAM wave. The structure of EGAM density oscillations in TCV is consistent with the theoretical GAM poloidal structure, namely a m= 1 standing wave with density oscillations amplitude proportional to sin(θ), where the poloidal angle θ is measured from the equatorial plane. The poloidal structure of magnetic the field oscillations is analyzed using a poloidal array of magnetic coils. The structure of the EGAM-induced magnetic field oscillations in TCV is a m = 2 standing wave. Time evolution of EGAMs suggests that a nonlinear EGAM chirping is observed. The chirping depends on the EGAM radial location, which varies as the NBI deposition is varied through a vertical shift of the plasma magnetic axis. The chirping disappears at the plasma periphery. A fast periodic radial shift of the EGAMs radial location is also observed to occur during the single chirp.

日本語訳

高振幅の高エネルギー粒子測地線音響モード(EGAM)振動が、トロイダルプラズマ電流と逆方向に注入された中性粒子ビーム(NBI)によって駆動され、TCVトカマクにおいて観測される。モードは、測地線音響モード(GAM)周波数に近い周波数で現れ、プラズマ伸長補正なしで計算されたモード半径に対応する。EGAM密度振動の空間構造は、多チャンネル軟X線(SXR)および広帯域光放射診断を用いて解析される。時空間発光データの解析は、密度振動の非回転構造を示す。非回転モードの判別は、TCVにおける多チャンネル時空間SXRデータ解析手法の新たな追加機能である。我々は、EGAM波動の定在性を評価する判別方法を提示する。TCVにおけるEGAM密度振動の構造は、理論的なGAMポロイダル構造、すなわちm= 1の定在波であって、密度振動の振幅がsin(θ)に比例するもの(ここでポロイダル角θは赤道面から測定される)と一致する。磁場振動のポロイダル構造は、磁気コイルのポロイダルアレイを用いて解析される。TCVにおけるEGAM誘起磁場振動の構造は、m = 2の定在波である。EGAMの時間発展は、非線形EGAMチャープが観測されることを示唆する。チャープはEGAMの半径方向位置に依存し、その位置はプラズマ磁気軸の垂直方向のシフトによってNBI堆積が変化するにつれて変動する。チャープはプラズマ周辺部で消滅する。単一チャープの間にも、EGAMの半径方向位置の速い周期的半径方向シフトが発生することが観測される。

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TCVEnergetic particles

AIによる論文要約

プラズマ中の高エネルギー粒子駆動GAMの径方向構造に関する実験的調査
JAこの論文は、トカマクプラズマ中の高エネルギー粒子駆動GAMの物理を理解したい核融合研究者や学生に向けて書かれています。#トカマク #高エネルギー粒子 #GAM #密度振動 #磁場振動 #チャーピング
LLM向け: {'Title': '実験的調査: トカマクプラズマ中の高エネルギー粒子駆動GAMの径方向構造', 'Author(s)': '不明', 'Research O…

この研究では、TCV トカマクにおける高振幅の高エネルギー粒子駆動GAM振動の観測と解析を行っています。密度振動の空間構造は、ポロイダル角に比例した定在波パターンを示し、磁場振動は m=2 の定在波構造を持つことが明らかになりました。また、GAMのチャーピング現象と径方向位置の変化についても報告されています。

Experimental investigation of the radial structure of energetic particle driven GAM in TCV
ENThis paper would be of interest to fusion plasma physicists and researchers studying the behavior of energetic particles and instabilities in tokamak devices. It provides valuable insights into the complex dynamics of EGAMs, which can impact plasma confinement and performance.#tokamak #energeticparticles #geodesicacousticmodes #spatialstructure #plasmadynamics
LLM向け: {'Title': 'Experimental investigation of the radial structure of energetic parti…

This paper investigates the spatial structure and dynamics of energetic particle-driven geodesic acoustic modes (EGAMs) in the TCV tokamak. The study shows that EGAMs have a non-rotating, standing wave-like structure with a poloidal mode number of m=1 for density oscillations and m=2 for magnetic field oscillations. The EGAM frequency and radial location can also exhibit chirping behavior depending on the neutral beam injection parameters.

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