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Density peaking in JET—determined by fuelling or transport?

T. Tala, H. Nordman, A. Salmi, C. Bourdelle, J. Citrin, A. Czarnecka, F. Eriksson, E. Fransson, C. Giroud, J. Hillesheim2019年被引用 25Nuclear FusionIF 3出版社

Core density profile peaking and electron particle transport have been extensively studied by performing several dimensionless collisionality (υ*) scans with other matched dimensionless profiles in various plasma operation scenarios on the Joint European Torus (JET). This is the first time when electron particle transport coefficients in the H-mode have been measured on JET with high resolution diagnostics, and therefore we are in a position to distinguish between the neutral beam injection (NBI) source and inward electron particle pinch in contributing to core density peaking. The NBI particle source is found to contribute typically 50%–60% to the electron density peaking in JET H-mode plasmas where Te/Ti ~ 1 or smaller and at υ*  =  0.1–0.5 (averaged between r/a  =  0.3–0.8), and being independent of υ* within that range. In these H-mode plasmas, the electron particle transport coefficients, De and ve, are small, thus giving rise to the large influence of NBI fueling with respect to transport effect on peaking. In L-mode plasma conditions, the role of the NBI source is small, typically 10%–20%, and the electron particle transport coefficients are large. These dimensionless υ* scans give the best possible data for model validation. TGLF simulations are in good agreement with the experimental results with respect to the role of NBI particle source versus inward pinch in affecting density peaking, both for the H-mode and L-mode υ* scans. It predicts, similarly to experimental results, that typically about half of the peaking originates from the NBI fuelling in the H-mode and 10%–20% in the L-mode. GENE simulation results also support the key role of NBI fuelling in causing a peaked density profile in JET H-mode plasma (Te/Ti ~ 1 and υ*  =  0.1–0.5) and, in fact, give an even higher weight on NBI fuelling than that experimentally observed or predicted by TGLF. For the non-fuelled H-mode plasma at higher Te/Ti  =  1.5 and lower βN and υ*, both TGLF and GENE predict peaked density profiles, therefore agreeing well with experimental steady-state density peaking. Overall, the various modelling results give a fairly good confidence in using TGLF and GENE in predicting density peaking in quite a wide range of plasma conditions in JET.

日本語訳

コア密度分布のピーキングと電子粒子輸送は、JET(ジョイント・ヨーロピアン・トーラス)における様々なプラズマ運転シナリオにおいて、他の整合した無次元プロファイルを用いた複数の無次元衝突率(υ*)スキャンを実施することにより、広範囲にわたって研究されてきた。Hモードにおける電子粒子輸送係数がJETで高分解能診断を用いて測定されたのは今回が初めてであり、したがって、コア密度ピーキングへの寄与において、中性粒子ビーム入射(NBI)源と内向き電子粒子ピンチとを区別することが可能となった。NBI粒子源は、Te/Ti ≒ 1以下、かつυ* = 0.1–0.5(r/a = 0.3–0.8の間で平均)のJET Hモードプラズマにおいて、電子密度ピーキングの典型的に50%–60%に寄与することが見出され、この寄与はその範囲内でυ*に依存しない。これらのHモードプラズマでは、電子粒子輸送係数Deおよびveは小さく、したがって輸送への影響よりもNBI燃料供給の効果が大きく寄与する。Lモードプラズマ条件では、NBI源の役割は小さく、典型的に10%–20%であり、電子粒子輸送係数は大きい。これらの無次元υ*スキャンは、モデル検証のための最良のデータを提供する。TGLFシミュレーションは、密度ピーキングに影響を与える際のNBI粒子源と内向きピンチの役割に関して、HモードおよびLモードの両方のυ*スキャンにおいて実験結果と良好な一致を示す。TGLFは、実験結果と同様に、Hモードではピーキングの約半分がNBI燃料供給に由来し、Lモードでは10%–20%が由来すると予測する。GENEシミュレーション結果も、JET Hモードプラズマ(Te/Ti ≒ 1、υ* = 0.1–0.5)において密度分布のピーキングを引き起こす際のNBI燃料供給の主要な役割を支持しており、実際、TGLFによる予測や実験的に観測されたものよりもNBI燃料供給に高い重みを与えている。より高いTe/Ti ≒ 1.5およびより低いβNおよびυ*を有する非燃料供給Hモードプラズマでは、TGLFとGENEの両方が密度分布のピーキングを予測し、したがって実験的な定常状態の密度ピーキングと良好に一致する。全体として、様々なモデリング結果は、JETにおけるかなり広範囲のプラズマ条件での密度ピーキング予測においてTGLFおよびGENEを使用することにかなりの信頼性を与えるものである。

装置

jet高精度(タイトル一致)

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