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Impact of resonant magnetic perturbations on zonal flows and microturbulence

Z.R. Williams, M.J. Pueschel, P.W. Terry, T. Nishizawa, D.M. Kriete, M.D. Nornberg, J.S. Sarff, G.R. McKee, D.M. Orlov, S.H. Nogami2020年被引用 9Nuclear FusionIF 3出版社

Results from a joint experimental and computational effort studying the effect of resonant magnetic perturbations (RMPs) on microturbulence levels and their connection to zonal flows in the DIII-D tokamak L-mode are presented. Beam emission spectroscopy measurements show a direct increase in density fluctuations at microturbulent scales with increasing RMP amplitude, suggesting that magnetic activity introduced by the RMP affects the regulation of microturbulence on DIII-D. This is analogous to how MHD-scale magnetic fluctuations arising from tearing modes have been observed in simulations to increase microturbulence levels in the reversed-field pinch (RFP). In the RFP, this is attributed to magnetic fluctuations eroding turbulence-limiting zonal flows; this work examines if a similar mechanism is present for DIII-D microturbulence. Gyrokinetic simulations find that the application of an RMP corresponds directly to a decrease in zonal flow levels, producing a similar increase of turbulent fluctuation levels over a range of RMP amplitudes as observed in the experiment.

日本語訳

DIII-DトカマクのLモードにおける共鳴磁場摂動(RMP)が微視的乱流レベルとその帯状流との関連に及ぼす影響を研究する、実験と計算の共同研究の結果を提示する。ビーム放射分光測定により、RMP振幅の増加に伴って微視的乱流スケールでの密度揺らぎが直接増加することが示され、RMPによって導入された磁気活動がDIII-Dにおける微視的乱流の制御に影響を与えることが示唆される。これは、シミュレーションにおいて、テアリングモードから生じるMHDスケールの磁気揺らぎが、反転磁場ピンチ(RFP)における微視的乱流レベルを増加させることが観測されていることと類似している。RFPでは、これは磁気揺らぎが乱流を制限する帯状流を侵食することに起因するとされている。本研究では、同様のメカニズムがDIII-Dの微視的乱流にも存在するかどうかを調べる。ジャイロ運動論的シミュレーションにより、RMPの印加が帯状流レベルの低下に直接対応し、実験で観測されたようなRMP振幅の範囲にわたって乱流揺らぎレベルの同様の増加を生じることが分かった。

装置

diii-d中精度(概要文一致)

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Magnetic perturbationResonant magnetic perturbationZonal flow
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