The frequency behaviour and localization of the geodesic acoustic mode (GAM), believed to be a coherent plasma turbulence-generated Er × B zonal flow (ZF) oscillation, is studied in the ASDEX Upgrade tokamak using Doppler reflectometry. In typical elongated (1.4 < κ < 1.75) plasmas with an X-point divertor configuration the GAM is observed only in the edge density gradient region 0.95 < ρpol < 1.0 between the density pedestal top and the flux surface boundary. The GAM frequency (5–25 kHz) is found to scale linearly as ω = G cs/Ro (sound speed over major radius) but with an inverse dependence on the plasma elongation κ and a weak direct dependence on the safety factor q. The lower the GAM frequency the more important it is expected to become in moderating the turbulence via shear decorrelation. A heuristic scaling law for the frequency scale factor involving κ and finite aspect ratio terms has been obtained from dedicated parameter scans. For circular plasmas κ ∼ 1 touching the limiter the density pedestal is weakened and the GAM is seen to reach in radially as far as ρpol ∼ 0.75, depending on the q profile, with a frequency scale consistent with theoretical predictions. Radially the GAM frequency is not a smooth function but displays a series of plateaus a few centimetres wide coinciding with peaks in the GAM amplitude, suggesting several ZF layers. At the plateau edges the GAM spectral peak splits into two frequency branches.
周波数挙動と局在化に関する測地音響モード(GAM)は、コヒーレントなプラズマ乱流生成によるE×B帯状流(ZF)振動であると考えられており、ASDEX Upgradeトカマクにおいてドップラー反射計を用いて研究されている。典型的な細長い(1.4 < κ < 1.75)プラズマで、X点ダイバータ配位を有する場合、GAMは密度ペデスタル上端と磁気面境界の間の周辺密度勾配領域(0.95 < ρpol < 1.0)でのみ観測される。GAM周波数(5–25 kHz)は、ω = cs/Ro(音速/主半径)に線形に比例してスケーリングすることが見出されたが、プラズマの伸長度κには逆比例し、安全係数qには弱い正の依存性を示す。GAM周波数が低いほど、せん断による乱流抑制において重要な役割を果たすと予想される。周波数スケーリング因子に関する経験則は、伸長度κおよび有限アスペクト比の項を含み、系統的なパラメータスキャンから得られた。円形プラズマ(κ ∼ 1)でリミターに接触する場合、密度ペデスタルは弱まり、GAMはρpol ∼ 0.75まで径方向に到達することが観測され、その周波数スケーリングは理論的予測と一致する。径方向において、GAM周波数は滑らかな関数ではなく、数センチメートル幅の一連のプラトーを示し、これらはGAM振幅のピークと一致することから、複数のZF層の存在が示唆される。プラトーの端では、GAMスペクトルピークは2つの周波数分岐に分裂する。