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Core-localized Alfvénic modes driven by energetic ions in HL-2A NBI plasmas with weak magnetic shears

W. Chen, L.M. Yu, X.T. Ding, H.S. Xie, Z.B. Shi, X.Q. Ji, D.L. Yu, Y.P. Zhang, P.W. Shi, Y.G. Li2016年被引用 20Nuclear FusionIF 3出版社

Recent experimental results that are associated with the core-localized (i.e. normalized radius ) Alfvénic modes in HL-2A neutral beam injection (NBI) plasmas with weak magnetic shears are reported. In the different plasma parameter regions, the energetic ions produced by the NBI drive multiple Alfvénic instabilities, such as the toroidal Alfvén eigenmode (TAE), beta-induced Alfvén eigenmode, reversed shear Alfvén eigenmode (RSAE) and fishbone and energetic particle mode (EPM). Here, we focus on the high-frequency RSAE (HFRSAE) and resonant kinetic ballooning mode (rKBM). A group of downward-sweeping frequency coherent modes (HFRSAEs) with 100  <  f  <  500 kHz and n  =  3–7 are often observed with an increase in the edge safety factor, qa. Their measured frequency is more than that of the TAEs, and . The analysis suggests that these modes localize inside the high-order Alfvén eigenmode (AE) gap of the Alfvénic continuum, and their eigenfrequency and eigenfunction depend on the and q-profile. When the core plasma density is more than m−3 and the impurity or supersonic molecular beam enters the bulk plasma, the profiles of the plasma density/pressure peak, and the magnetic shear is weak or negative. In this case, a group of multi-harmonic coherent modes (rKBMs) with 30  <  f  <  150 kHz and n  =  2–9 are observed through multiple diagnostic techniques, and , where is the diamagnetic drift frequency of the thermal ion. It is found that the HFRSAEs can transit into the rKBMs when the density profile suddenly peaks. Neutron monitoring outside the vacuum chamber demonstrates that the HFRSAE and rKBM both degrade the confinement of the energetic ions. The rKBM instabilities also affect the bulk plasma performance.

日本語訳

弱い磁気シアを持つHL-2A中性粒子ビーム入射(NBI)プラズマにおける、コア局在(すなわち規格化半径 )アルヴェン的モードに関連する最近の実験結果を報告する。異なるプラズマパラメータ領域では、NBIによって生成された高エネルギーイオンが、トロイダル・アルヴェン固有モード(TAE)、ベータ誘起アルヴェン固有モード、逆転シア・アルヴェン固有モード(RSAE)、フィッシュボーン、および高エネルギー粒子モード(EPM)などの複数のアルヴェン的不安定性を駆動する。ここでは、高周波RSAE(HFRSAE)と共鳴運動論的バルーニングモード(rKBM)に焦点を当てる。エッジ安全係数 qa の増加に伴い、100 < f < 500 kHz および n = 3–7 を持つ、周波数が下方掃引するコヒーレントモード群(HFRSAE)がしばしば観測される。それらの測定周波数はTAEのそれよりも高く、および である。解析は、これらのモードがアルヴェン連続体の高次アルヴェン固有モード(AE)ギャップ内に局在することを示唆しており、それらの固有周波数と固有関数は およびqプロファイルに依存する。コアプラズマ密度が m−3 を超え、不純物または超音速分子ビームがバルクプラズマに入ると、プラズマ密度/圧力の分布がピークを持ち、磁気シアは弱いまたは負になる。この場合、30 < f < 150 kHz および n = 2–9 を持つ多高調波コヒーレントモード群(rKBM)が複数の診断手法を通じて観測され、そして であり、ここで は熱イオンの反磁性ドリフト周波数である。密度分布が急激にピークを持つとき、HFRSAEがrKBMに遷移し得ることが見出された。真空容器外の中性子モニタリングは、HFRSAEとrKBMの両方が高エネルギーイオンの閉じ込めを劣化させることを示している。rKBM不安定性はまた、バルクプラズマ性能にも影響を与える。

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Energetic ionNeutral beam injectionHL-2AMagnetic shear
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