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Neoclassical analysis of impurity transport following transition to improved particle confinement

K.W. Wenzel, D.J. Sigmar1990年被引用 50Nuclear FusionIF 3出版社

Strongly peaked impurity density profiles have been observed in Alcator C after injection of frozen hydrogen pellets. Recent experiments in TEXT, ASDEX, PBX, JET and TFTR have exhibited similar impurity accumulation during regimes of improved confinement. The paper presents calculations of the neoclassically predicted equilibrium profiles of intrinsic light and heavy impurities in Alcator C and light impurities in TEXT. These calculations were performed for comparison with experimentally determined peaked profiles observed after pellet fuelling. In both machines, carbon exists in the plateau collisionality regime and its transport is dominated by collisions with the hydrogen background ions and by temperature gradient effects. In Alcator C, molybdenum is in the Pfirsch-Schliiter regime and is driven mostly by collisions with carbon inside r/a ≃ 0.25 and by temperature gradients outside this radius. The full neoclassical multi-ion, mixed regime calculation required for the transport of carbon and molybdenum is presented. The predicted carbon profile in TEXT is in good agreement with observation; in Alcator C, less outward diffusion or an additional inward drift is required for the predicted carbon profile to agree with observation. The profile predicted for molybdenum (which may not be as close to equilibrium as carbon) is in fair agreement with observation. While the results of these studies do not support a rigorous claim of agreement with neoclassical impurity transport, the observed profiles for different regimes and experiments are consistently close to neoclassical-like peaking predictions.

日本語訳

Alcator Cにおいて、凍結水素ペレット入射後に鋭いピークを持つ不純物密度分布が観測されている。最近のTEXT、ASDEX、PBX、JET、TFTRにおける実験でも、改善閉じ込めモード中に同様の不純物蓄積が示されている。本論文では、Alcator Cにおける軽不純物および重不純物、ならびにTEXTにおける軽不純物について、新古典論的に予測される平衡分布の計算結果を示す。これらの計算は、ペレット入射後に実験的に決定されたピーク状分布との比較を目的として行われた。両装置において、炭素はプラトー衝突領域にあり、その輸送は水素背景イオンとの衝突および温度勾配効果によって支配される。Alcator Cでは、モリブデンはPfirsch-Schlüter領域にあり、r/a ≃ 0.25の内側では炭素との衝突によって、この半径の外側では温度勾配によって主に駆動される。炭素とモリブデンの輸送に必要な完全な新古典多イオン・混合領域計算を示す。TEXTにおける炭素の予測分布は観測と良好な一致を示すが、Alcator Cでは、予測された炭素分布を観測と一致させるためには、より小さな外向き拡散または追加の内向きドリフトが必要である。モリブデンについて予測された分布(炭素ほど平衡に近くない可能性がある)は観測とおおむね一致する。これらの研究結果は、新古典的不純物輸送との厳密な一致を支持するものではないが、観測された分布と異なる実験条件下での新古典的様式のピーク化予測とは、様々なレジームにわたって一貫して近い一致を示している。

装置

asdex-upgrade中精度(概要文一致)jet中精度(概要文一致)tftr中精度(概要文一致)

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ImpurityImpurity transport
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