This work investigates toroidal momentum transport in type-I edge-localized mode H-mode plasmas in the ASDEX Upgrade tokamak, focusing on the formation of hollow rotation profiles under strong electron cyclotron resonance heating (ECRH). Applying the established momentum transport analysis framework to a neutral beam injection (NBI) modulation experiment, momentum transport coefficients were inferred self-consistently. This was done for phases with dominant NBI heating and with additional strong ECRH, during which the rotation profile severely collapsed without significant changes in the externally applied torque. The experimental rotation profiles were accurately reproduced, confirming the robustness of the inferred diffusive, convective, and residual-stress contributions. While the Prandtl number and inward Coriolis pinch remained comparable between phases, the NBI+ECRH phase exhibited a strong counter-current intrinsic torque. Linear gyrokinetic simulations indicate a transition from ion-temperature-gradient (ITG) turbulence to an ITG–trapped-electron-mode mixed regime under strong ECRH, consistent with the observed counter-current intrinsic torque and particle pinch behavior. Additional high-ECRH discharges with modified density demonstrated that hollow rotation profiles emerge from a balance between counter-current intrinsic torque and inward convective momentum transport, strongly influenced by the pedestal-top rotation level, which is dominantly set by variations in the pedestal-top density. These findings highlight the importance of intrinsic torque and inward convection for maintaining favorable rotation profiles in future low-torque tokamak scenarios and motivate further exploration of edge torque generation mechanisms.
本研究では、ASDEX UpgradeトカマクにおけるタイプIの周辺局在モードを伴うHモードプラズマ中のトロイダル運動量輸送を調査し、強力な電子サイクロトロン共鳴加熱（ECRH）下でのホロー回転分布の形成に焦点を当てた。確立された運動量輸送解析の枠組みを中性粒子ビーム入射（NBI）変調実験に適用し、運動量輸送係数を自己無撞着に推定した。これは、NBI加熱が支配的な位相と、追加の強力なECRHが印加された位相に対して行われた。その間、外部印加トルクの有意な変化なしに回転分布は著しく崩壊した。実験の回転分布は正確に再現され、推定された拡散、対流、および残留応力の寄与の頑健性が確認された。プラントル数と内向きコリオリピンチは位相間で同等のままであったが、NBI+ECRH位相は強い逆電流方向の固有トルクを示した。線形ジャイロ運動論シミュレーションは、強力なECRH下でのイオン温度勾配（ITG）乱流からITG－捕捉電子モード混合領域への遷移を示しており、観測された逆電流方向の固有トルクおよび粒子ピンチ挙動と整合する。密度を変更した追加の高ECRH放電により、ホロー回転分布が逆電流方向固有トルクと内向き対流運動量輸送とのバランスから生じることが実証された。このバランスはペデスタル上部の回転レベルに強く影響され、その回転レベルはペデスタル上部の密度変動によって主に決定される。これらの知見は、将来の低トルクトカマクシナリオにおいて好ましい回転分布を維持するための固有トルクと内向き対流の重要性を強調し、周辺部におけるトルク生成機構のさらなる探求を促すものである。