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ECH effects on toroidal rotation: KSTAR experiments, intrinsic torque modelling and gyrokinetic stability analyses

Y.J. Shi, W.H. Ko, J.M. Kwon, P.H. Diamond, S.G. Lee, S.H. Ko, L. Wang, S. Yi, K. Ida, L. Terzolo2013年被引用 29Nuclear FusionIF 3出版社

Toroidal rotation profiles have been investigated in KSTAR H-mode plasma using combined auxiliary heating by co-neutral beam injection (NBI) and electron cyclotron resonance heating (ECH). The ion temperature and toroidal rotation are measured with x-ray imaging crystal spectroscopy and charge exchange recombination spectroscopy. H-mode plasma is achieved using co-current 1.3 MW NBI, and a 0.35 MW ECH pulse is added to the flat-top of H-mode. The core rotation profiles, which are centrally peaked in the pure NBI heating phase, flatten when ECH is injected, while the edge pedestal is unchanged. Dramatic decreases in the core toroidal rotation values (ΔVtor/Vtor ∼ −30%) are observed when on-axis ECH is added to H-mode. The experimental data show that the decrease of core rotation velocity and its gradient are correlated with the increase of core electron temperature and its gradient, and also with the likely steepening of the density gradient. We thus explore the viability of a hypothesized ITG (ITG ion temperature gradient instability) → TEM (trapped electron mode instability) transition as the explanation of the observed counter-current flow induced by ECH. However, the results of linear microstability analyses using inferred profiles suggest that the TEM is excited only in the deep core, so the viability of the hypothesized explanation is not yet clear.

日本語訳

トロイダル回転プロファイルは、KSTAR Hモードプラズマにおいて、同方向中性粒子ビーム入射(NBI)と電子サイクロトロン共鳴加熱(ECH)による複合補助加熱を用いて調査された。イオン温度とトロイダル回転は、X線結晶分光法と電荷交換分光法を用いて測定された。Hモードプラズマは、1.3 MWの同方向NBIを用いて達成され、0.35 MWのECHパルスがHモードのフラットトップ部に追加された。純NBI加熱位相において中心部でピークを持つコア回転プロファイルは、ECHが入射されると平坦化する一方、エッジペデスタルは変化しない。オンファイアxis ECHがHモードに追加されると、コアトロイダル回転値の劇的な減少(ΔVφ/Vφ ∼ −30%)が観測された。実験データは、コア回転速度とその勾配の減少が、コア電子温度とその勾配の増加、ならびに密度勾配の急峻化の可能性と相関することを示している。そこで我々は、ECHによって誘起される反対方向流の説明として、ITG(イオン温度勾配不安定性)→TEM(捕捉電子モード不安定性)遷移という仮説の妥当性を検討する。しかし、推定されたプロファイルを用いた線形微不安定性解析の結果は、TEMが深部コアでのみ励起されることを示唆しており、仮説の妥当性はまだ明確ではない。

装置

kstar高精度(タイトル一致)

wiki

Electron cyclotron heatingGyrokineticKSTARToroidal rotation
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