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Observations of counter-current toroidal rotation in Alcator C-Mod LHCD plasmas

J.E. Rice, A.C. Ince-Cushman, P.T. Bonoli, M.J. Greenwald, J.W. Hughes, R.R. Parker, M.L. Reinke, G.M. Wallace, C.L. Fiore, R.S. Granetz2009年被引用 37Nuclear FusionIF 3出版社

Following the application of lower hybrid current drive (LHCD) power, the core toroidal rotation in Alcator C-Mod L- and H-mode plasmas is found to increment in the counter-current direction, in conjunction with a decrease in the plasma internal inductance, li. Along with the drops in li and the core rotation velocity, there is peaking of the electron and impurity density profiles, as well as of the ion and electron temperature profiles. The mechanism generating the counter-current rotation is unknown, but it is consistent in sign with an inward shift of energetic electron orbits, giving rise to a negative core radial electric field. The peaking in the density, toroidal rotation (in the counter-current direction) and temperature profiles occurs over a time scale similar to the current relaxation time but slow compared with the energy and momentum confinement times. Most of these discharges exhibit sawtooth oscillations throughout, with the inversion radius shifting inward during the LHCD and profile evolution. The magnitudes of the changes in the internal inductance and the central rotation velocity are strongly correlated and found to increase with increasing LHCD power and decreasing electron density. The maximum effect is obtained with a waveguide phasing of 60° (a launched parallel index of refraction n|| ∼ 1.5), with a significantly smaller magnitude at 120° (n|| ∼ 3.1), and with no effect for negative or heating (180°) phasing. Regardless of the plasma parameters and launched n|| of the waves, there is a strong correlation between the rotation velocity and li changes, possibly providing a clue for the underlying mechanism.

日本語訳

低ハイブリッド電流駆動(LHCD)パワーの印加後、Alcator C-ModのLモードおよびHモードプラズマにおけるコアのトロイダル回転は、プラズマ内部インダクタンスliの減少とともに、反電流方向に増加することが見出された。liとコア回転速度の低下に伴い、電子および不純物密度分布、ならびにイオンおよび電子温度分布のピーキングが生じる。反電流方向回転を生成する機構は不明であるが、その符号は高エネルギー電子軌道の内側へのシフトと整合的であり、負のコア径方向電場を生じさせる。密度、トロイダル回転(反電流方向)、および温度分布のピーキングは、電流緩和時間と同程度の時間スケールで生じるが、エネルギーおよび運動量閉じ込め時間と比較して遅い。これらの放電のほとんどは全体にわたって鋸歯状振動を示し、反転半径はLHCDおよび分布の進化中に内側へシフトする。内部インダクタンスと中心回転速度の変化の大きさは強く相関し、LHCDパワーの増加および電子密度の減少とともに増加することが見出された。最大の効果は、導波管位相60°(入射平行屈折率n|| ∼ 1.5)で得られ、120°(n|| ∼ 3.1)ではその大きさが有意に小さく、負または加熱(180°)位相では効果がない。プラズマパラメータおよび波の入射n||に関係なく、回転速度とliの変化の間には強い相関があり、これは基礎となる機構の手がかりを提供する可能性がある。

装置

alcator-c-mod高精度(タイトル一致)

wiki

AlcatorC-ModLower hybrid current driveToroidal rotation
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