In this paper, a combined experimental and quasi-linear simulation study of ion-scale turbulence and transport is presented in the core of electron cyclotron resonance heating (ECRH) modulated H mode plasma on Experimental-Advanced-Superconducting-Tokamak (EAST). By taking experimentally measured plasma profiles as simulation input, employment of linear IFS/PPPL and Peeters model suggested that two plasma profile platforms were formed just beside the trapped electron mode (TEM) stability boundary under on-axis ECRH modulation at mid-radius region (). To further quantify their growth rates, wavenumber range and transport characteristics, local quasi-linear analysis is performed at two radial positions (ρ = 0.35 and ρ = 0.45) using the trapped gyro-Landau fluid (TGLF) code. The simulation results at ρ = 0.35 and ρ = 0.45 later show consistent agreement with the experimentally observed turbulence characteristics via ion-scale cm−1 X-mode density fluctuation microwave reflectometer , and the simulated quasi-linear transport properties suggested a possible explanation for the overall confinement improvement and local heat flux reduction calculated by the TRANSP code. Parameter scans further reveal that the driving sources for TEM turbulence were different across the plasma core region and through out the modulation period. A possible driving source transition of TEM at ρ = 0.45 from temperature gradient (TGTEM) to density gradient (DGTEM) induced by ECRH modulation was suggested by TGLF results. Distinct difference of transport capabilities in electron particle and heat transport has been found between TGTEM and DGTEM. These results demonstrate for the first time of the transition from TGTEM to DGTEM and their transport capabilities in EAST core region, implying the importance of TEM activities in future electron-heating-dominated devices.
本論文では、Experimental-Advanced-Superconducting-Tokamak (EAST) における電子サイクロトロン共鳴加熱 (ECRH) 変調Hモードプラズマのコア領域におけるイオンスケール乱流と輸送に関する、実験と準線形シミュレーションを組み合わせた研究を提示する。実験的に測定されたプラズマプロファイルをシミュレーション入力とすることにより、線形IFS/PPPLおよびPeetersモデルの使用は、オン軸ECRH変調下で中間半径領域 () において、捕捉電子モード (TEM) 安定性境界のすぐ隣に2つのプラズマプロファイルプラットフォームが形成されることを示唆した。それらの成長率、波数範囲、および輸送特性をさらに定量化するために、捕捉ジャイロ・ランダウ流体 (TGLF) コードを用いて、2つの半径位置 (ρ = 0.35 および ρ = 0.45) で局所準線形解析を実行した。ρ = 0.35 および ρ = 0.45 におけるシミュレーション結果は、その後、イオンスケール cm−1 Xモード密度揺動マイクロ波反射計を介して実験的に観測された乱流特性と一致を示し、シミュレートされた準線形輸送特性は、TRANSPコードによって計算された全体的な閉じ込め改善と局所熱流束低減の可能な説明を示唆した。パラメータスキャンはさらに、TEM乱流の駆動源がプラズマコア領域全体および変調周期を通じて異なることを明らかにした。TGLF結果は、ECRH変調によって誘起された、ρ = 0.45 におけるTEMの温度勾配 (TGTEM) から密度勾配 (DGTEM) への駆動源遷移の可能性を示唆した。TGTEMとDGTEMの間で、電子粒子輸送と熱輸送における輸送能力の明確な差異が見出された。これらの結果は、EASTコア領域におけるTGTEMからDGTEMへの遷移とそれらの輸送能力を初めて実証し、将来の電子加熱主体装置におけるTEM活動の重要性を示唆している。