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Impurity effects on drift wave stability and impurity transport

R.R. Dominguez, G.M. Staebler1993年被引用 42Nuclear FusionIF 3出版社

A numerical linear stability analysis of electrostatic ion temperature gradient (ITG) and dissipative trapped electron (DTE) modes in a three-component plasma (electrons, primary ions and impurity ions) is performed using a fully kinetic, sheared slab model. The quasi-linear particle and energy fluxes for each species are also computed. For the ITG mode, it is found that increasing plasma dilution (increasing Zeff) as well as increasing peakedness of the Zeff profile are strongly stabilizing. The quasi-linear calculations of the total anomalous energy flow driven by ITG mode turbulence shows that for Zeff profiles that are nearly flat and of moderately low value (Zeff ≲ 2), an energy 'pinch' is possible. A possible connection of this result with recent DIII-D off-axis heating experiments is discussed. A concomitant feature of this inward energy flow is an inward flow of primary ion particles, and an outward flow of impurity ion particles that greatly exceeds the neoclassical level. The impurity effects on the DTE mode are opposite, i.e. increasing dilution and Zeff profile peakedness are strongly destabilizing. As a result, quasi-linear theory predicts a large increase in the anomalous electron energy flux and much smaller effects on the anomalous fluxes of the ion species

日本語訳

完全運動論的せん断スラブモデルを用いて、三成分プラズマ(電子、主イオン、不純物イオン)中の静電的イオン温度勾配(ITG)モードと散逸的捕捉電子(DTE)モードの数値線形安定性解析を行う。各成分の準線形粒子束およびエネルギーフラックスも計算する。ITGモードについては、プラズマ希釈の増加(Zeffの増加)およびZeff分布のピーク化の増加が強く安定化効果を持つことが見出される。ITGモード乱流によって駆動される全異常エネルギーフラックスの準線形計算は、ほぼ平坦で適度に低い値(Zeff ≲ 2)のZeff分布に対して、エネルギーの「ピンチ」が可能であることを示す。この結果と最近のDIII-D軸外加熱実験との可能な関連性について議論する。この内向きのエネルギーフラックスに伴う特徴として、主イオン粒子の内向きフラックスと、新古典レベルを大幅に超える不純物イオン粒子の外向きフラックスがある。DTEモードに対する不純物効果は逆であり、すなわち希釈の増加とZeff分布のピーク化は強く不安定化効果を持つ。その結果、準線形理論は異常電子エネルギーフラックスの大きな増加と、イオン成分の異常フラックスに対するはるかに小さな影響を予測する。

装置

diii-d低精度(概要文一致)

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ImpurityDrift wavesImpurity transport
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