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The 'electron-root' feature in the WENDELSTEIN-7-AS stellarator with ECRH in O1-mode compared to X2-mode

M Romé, C D Beidler, H Maaßberg, N B Marushchenko, Yu A Turkin, the W7-AS Team2006年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

At the W7-AS stellarator, the neoclassical 'electron-root' was found in discharges with electron cyclotron resonance heating (ECRH) in both O1- and X2-mode. The electron heat diffusivity estimated from the power balance is compared with neoclassical predictions with the radial electric field, Er, from the ambipolarity condition taken into account. Strongly positive Er values significantly reducing the electron neoclassical transport coefficients are found in the central region with highly peaked Te-profiles. Furthermore, the 'electron-root' feature in the ECE time-traces is analysed in the phase when the ECRH is switched off.The power deposition in phase space is analysed with ray-tracing and bounce-averaged Fokker–Planck calculations. For the O1-mode, the power is almost completely absorbed by passing electrons. These findings are different from the previous X2 results (Maaßberg et al 2000 Phys. Plasmas7 295) for the magnetic configuration with a significant fraction of ripple-trapped electrons in the ECRH launching plane. For these X2 scenarios, fast 'convective' contributions to the radial fluxes had been identified. For the O1-scenarios, a purely 'diffusive' neoclassical modelling of the power threshold for obtaining the 'electron-root' in the different magnetic configurations is described based on the concept of the 'effective helical ripple'. Finally, a simulation of the ECRH switch-off by solving the time-dependent electron energy balance is performed. The results show that the 'electron-root' feature at W7-AS is consistent with the neoclassical predictions.

日本語訳

W7-ASステラレーターにおいて、電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)をO1モードおよびX2モードの両方で用いた放電において、新古典的「電子ルート」が観測された。パワーバランスから推定された電子熱拡散係数は、動径電場Erを考慮した新古典的予測と比較される。強い正のEr値は、高いTeプロファイルを有する中心領域において電子新古典輸送係数を有意に低減させることが見出された。さらに、ECRHがオフになる位相におけるECE時間トレースの「電子ルート」特徴が解析される。位相空間におけるパワー堆積は、光線追跡およびバウンス平均化フォッカー・プランク計算を用いて解析される。O1モードの場合、パワーはほぼ完全に通過粒子によって吸収される。これらの結果は、ECRH打ち上げ平面において捕捉電子の有意な割合を有する磁気配位に対する先行するX2結果(Maaßbergら 2000 Phys. Plasmas 7 295)とは異なる。これらのX2シナリオでは、動径フラックスへの高速「対流的」寄与が同定されていた。O1シナリオの場合、「有効ヘリカルリップル」の概念に基づいて、異なる磁気配位における「電子ルート」を得るためのパワー閾値の純粋に「拡散的な」新古典モデリングが記述される。最後に、時間依存電子エネルギー収支を解くことによるECRHオフのシミュレーションが実行される。結果は、W7-ASにおける「電子ルート」の特徴が新古典的予測と一致することを示している。

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StellaratorElectron cyclotron heatingWendelstein
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