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Scaling of the frequencies of the type one edge localized modes and their effect on the tungsten source in JET ITER-like wall

P Devynck, N Fedorczak, O Meyer, JET Contributors2016年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

A database of 250 pulses taken randomly during the experimental campaigns of JET with the ITER-like wall (ILW) is used to study the frequency dependences of the type I edge localized modes (ELM). A scaling of the ELM frequency is presented as a function of the pedestal density drop dNped and a very simple model to interpret this scaling is discussed. In this model, the frequency of the ELMs is governed by the time needed by the neutral flux to refill the density of the pedestal. The filling rate is the result of a small imbalance between the neutral flux filling the pedestal and the outward flux that expels the particles to the SOL. The ELM frequency can be governed by such a mechanism if the recovery time of the temperature of the pedestal in JET occurs before or at the same time as the one of the density. This is observed to be the case. An effect of the fuelling is measured when the number of injected particles is less than 1  ×  1022 particles s−1. In that case an increase of the inter-ELM time is observed which is related to the slower recovery of the density pedestal.Additionally, a scaling is found for the source of tungsten during the ELMs. The number of tungsten atoms eroded by the ELMs per second is proportional to dNped multiplied by the ELM frequency. This is possible only if the tungsten sputtering yield is independent of the energy of the impinging particle hitting the divertor. This result is in agreement with Guillemault et al (2015 Plasma Phys. Control. Fusion57 085006) and is compatible with the D+  ions hitting the divertor having energies above 2 keV. Finally, by plotting the Wcontent/Wsource ratio during ELM crash, a global decreasing behaviour with the ELM frequency is found. However at frequencies below 40 Hz a scatter towards upper values is found. This scatter is found to correlate with the gas injection level. In a narrow ELM frequency band around 20 Hz, it is found that both the ratio Wcontent/Wsource and Wsource decrease with the gas injection.

日本語訳

JETのITERライク壁(ILW)を用いた実験キャンペーン中にランダムに取得された250パルスのデータベースを用いて、I型エッジ局在モード(ELM)の周波数依存性を研究した。ELMのスケーリング則をペデスタル密度低下量dNpedの関数として提示し、このスケーリングを解釈するための非常に単純なモデルを議論する。このモデルでは、ELMの周波数は、中性粒子フラックスがペデスタル密度を再充填するのに要する時間によって支配される。充填率は、ペデスタルを充填する中性粒子フラックスと、粒子をスクレイプオフ層(SOL)へ排出する外向きフラックスとの間の小さな不均衡の結果である。JETのペデスタル温度の回復時間が密度の回復時間と同時またはそれ以前に発生する場合、ELM周波数はそのようなメカニズムによって支配され得る。実際にこのことが観測されている。注入粒子数が1×10^22粒子s^-1未満の場合、燃料注入の効果が測定される。その場合、ELM間隔時間の増加が観測され、これはペデスタル密度回復の遅延に関連している。さらに、ELM中のタングステン源に関するスケーリング則が見出された。ELMによって侵食されるタングステン原子数毎秒は、dNpedにELM周波数を乗じたものに比例する。これは、タングステンスパッタリング収率がダイバータに衝突する粒子のエネルギーに依存しない場合にのみ可能である。この結果はGuillemautら(2015 Plasma Phys. Control. Fusion 57 085006)の結果と一致し、エネルギーが2keVを超えるD+イオンがダイバータに衝突するという結果と適合する。最後に、ELMクラッシュ中のW含有量とW源の比(Wcontent/Wsource)をプロットすると、ELM周波数の増加に伴う全体的な減少傾向が見られる。しかし、周波数が40Hz未満では、より高い値へのばらつきが見られる。このばらつきはガス注入レベルと相関することが見出された。20Hz前後の狭いELM周波数帯域では、Wcontent/Wsource比とWsourceの両方がガス注入とともに減少することが見出された。

装置

iter高精度(タイトル一致)jet高精度(タイトル一致)

wiki

ITERJETTungstenEdge localized modeITER-like wall
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