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3D magnetic fields and plasma rotation in RFX-mod tokamak plasmas

L. Piron, D. Bonfiglio, P. Piovesan, B. Zaniol, F. Auriemma, L. Carraro, L. Chacón, L. Marrelli, M. Valisa, M. Veranda2013年被引用 18Nuclear FusionIF 3出版社

Plasma rotation has been one of the topics of major interest in the fusion community over the last few years, given in particular its role on magnetohydrodynamic stability and turbulence suppression. Rotation can be affected by three-dimensional (3D) magnetic fields, e.g. due to intrinsic magnetic field errors or active coils. The reversed field pinch RFX-mod device (Sonato et al 2003 Fusion Eng. Des.66 161) has been recently operated as an ohmic tokamak with q(a) < 2 thanks to the suppression of the m = 2, n = 1 mode through magnetic feedback control. In such discharges, plasma rotation is sensitive to the presence of 3D magnetic fields, applied through magnetic feedback or due to the growth of the m = 2, n = 1 mode. In particular, it has been observed that above a threshold value of m = 2, n = 1 radial magnetic field amplitude, plasma rotation reverses from counter- to co-Ip direction. The physical mechanisms that can play a role on momentum transport in these plasmas have been investigated, such as the neoclassical toroidal viscosity, the ambipolar electric field due to magnetic stochasticity, and the friction force due to neutrals coming from the wall. All these phenomena are expected to be important in determining the plasma rotation behaviour also in larger tokamaks. Since the RFX-mod experiment has a simple geometry (circular cross-section) and a wide choice of 3D magnetic fields can be applied with the 192 active coils available, it provides a unique test bed to study the basic physics mechanisms responsible for momentum transport.

日本語訳

プラズマ回転は、過去数年にわたり核融合コミュニティにおいて主要な関心対象の一つであり、特に磁気流体力学安定性と乱流抑制におけるその役割に注目が集まっている。回転は、例えば固有の磁場誤差や能動コイルによるものなど、三次元(3D)磁場によって影響を受け得る。リバースフィールドピンチ装置RFX-mod(Sonatoら 2003 Fusion Eng. Des. 66 161)は、磁気フィードバック制御によるm=2、n=1モードの抑制により、q(a)<2を有するオーミックトカマクとして最近運転されている。このような放電において、プラズマ回転は、磁気フィードバックを介して印加されるか、あるいはm=2、n=1モードの成長による3D磁場の存在に敏感である。特に、m=2、n=1の径方向磁場振幅がある閾値を超えると、プラズマ回転が反対方向(counter-Ip方向)から共回転方向(co-Ip方向)へ反転することが観測されている。これらのプラズマにおける運動量輸送に寄与し得る物理メカニズムとして、新古典トロイダル粘性、磁場確率性による双極子電場、および壁からの中性粒子による摩擦力などが研究されてきた。これらの現象はすべて、より大型のトカマクにおけるプラズマ回転挙動を決定する上でも重要であると期待されている。RFX-mod実験は、単純な幾何形状(円形断面)を有し、192個の能動コイルにより多様な3D磁場を印加できることから、運動量輸送の背後にある基礎物理メカニズムを研究するための独自のテストベッドを提供している。

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RFXPlasma rotation
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