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Changes in divertor conditions in response to changing core density with RMPs

A.R. Briesemeister, J.-W. Ahn, J.M. Canik, M.E. Fenstermacher, H. Frerichs, C. J. Lasnier, J.D. Lore, A.W. Leonard, M.A. Makowski, A.G. McLean2017年被引用 11Nuclear FusionIF 3出版社

The effects of changes in core density on divertor electron temperature, density and heat flux when resonant magnetic perturbations (RMPs) are applied are presented, notably a reduction in RMP induced secondary radial peaks in the electron temperature profile at the target plate is observed when the core density is increased, which is consistent with modeling. RMPs is used here to indicate non-axisymmetric magnetic field perturbations, created using in-vessel control coils, which have at least one but typically many resonances with the rotational transform of the plasma (Evans et al 2006 Phys. Plasmas13 056121). RMPs are found to alter inter-ELM heat flux to the divertor by modifying the core plasma density. It is shown that applying RMPs reduces the core density and increases the inter-ELM heat flux to both the inner and outer targets. Using gas puffing to return the core density to the pre-RMP levels more than eliminates the increase in inter-ELM heat flux, but a broadening of the heat flux to the outer target remains. These measurements were made at a single toroidal location, but the peak in the heat flux profile was found near the outer strike point where simulations indicate little toroidal variation should exist and tangentially viewing diagnostics showed no evidence of strong asymmetries. In experiments where divertor Thomson scattering measurements were available it is shown that local secondary peaks in the divertor electron temperature profile near the target plate are reduced as the core density is increased, while peaks in the divertor electron density profile near the target are increased. These trends observed in the divertor electron temperature and density are qualitatively reproduced by scanning the upstream density in EMC3-Eirene modeling. Measurements are presented showing that higher densities are needed to induce detachment of the outer strike point in a case where an increase in electron temperature, likely due to a change in MHD activity, is seen after RMPs are applied.

日本語訳

共鳴磁場摂動(RMP)印加時におけるダイバータ電子温度、密度、および熱流束に対するコア密度変化の影響を示す。特に、コア密度を増加させると、ターゲット板における電子温度分布のRMP誘起二次径方向ピークが減少することが観測され、これはモデリングと一致する。ここでRMPとは、真空容器内制御コイルを用いて生成される非軸対称磁場摂動を指し、プラズマの回転変換に対して少なくとも1つ、通常は多数の共鳴を有するものである(Evans et al 2006 Phys. Plasmas 13 056121)。RMPはコアプラズマ密度を変化させることにより、ELM間熱流束をダイバータへ向けて変化させることが見出された。RMPを印加するとコア密度が減少し、内側および外側ターゲットの両方へのELM間熱流束が増加することが示された。ガス入射を用いてコア密度をRMP印加前のレベルに戻すと、ELM間熱流束の増加は完全に相殺される以上に抑制されるが、外側ターゲットへの熱流束の広がりは残存する。これらの測定は単一のトロイダル位置で行われたが、熱流束分布のピークは外側ストライク点付近で見られ、シミュレーションによればそこではトロイダル方向の変動はほとんど存在しないはずであり、接線方向視診診断でも強い非対称性の証拠は見られなかった。ダイバータ・トムソン散乱測定が利用可能な実験では、コア密度を増加させると、ターゲット板近傍のダイバータ電子温度分布における局所的な二次ピークが減少する一方、ダイバータ電子密度分布のピークは増加することが示された。ダイバータ電子温度および密度において観測されたこれらの傾向は、EMC3-Eireneモデリングにおいて上流密度を走査することにより定性的に再現された。RMP印加後に、おそらくMHD活動の変化に起因する電子温度の上昇が見られる場合、外側ストライク点のデタッチメントを誘起するためにはより高い密度が必要であることを示す測定結果が提示されている。

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Divertor
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