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Critical parameters for turbulent transport in the SOL: mechanism for the L - H transition and its impact on the H-mode power threshold and density limits

A V Chankin1997年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

An explanation for the L - H transition through the electromagnetic mechanism (suppression of drift wave turbulence by the skin effect) is offered. In dimensional space, the bifurcation is attributed to the involvement of two parameters in L - H transition physics: and (the latter scales as in physical parameters). The maximum of the diffusion coefficient, corresponding to the L - H transition, is reached when the collisional skin depth ( is the drift frequency) equals the characteristic radial displacement of the drift turbulence. The same criterion can also be presented as: - the condition for equal rates of the plasma diffusion into the magnetic field and the diffusion of the magnetic field into the plasma. The analysis yields the combination (scales as in dimensionless parameters) as a critical parameter for the L - H transition, for the case of the scaling for the wavevector of the drift turbulence. This threshold parameter should be applied near the separatrix position. At low densities, the requirement that the collisionless skin depth must be smaller than the radial displacement of the drift fluctuations in the L-mode, which is necessary for turbulence suppression, determines the threshold for the L - H transition. The proposed mechanism for the L - H transition clarifies the R dependence of the H-mode power threshold: scaling is predicted, with for in ITER. The critical parameter for the L - H transition, together with dimensionless parameters characterizing pressure gradient and resistivity, create the set of similarity parameters describing ELM behaviour. The scaling for the separatrix density, normalized to the Greenwald density limit with the machine size and toroidal field which ensures `similar' ELM behaviour, can thus be obtained. For the fixed similarity parameters, the analysis yields weak but favourable dependence of on the major radius. In recent experiments on JET and other machines, the degradation in the edge confinement associated with increased ELM frequency was found to be responsible for the density limit in high-power H-modes. Owing to the approximately dependence, an excess over the Greenwald limit, , by about 30% higher in ITER compared with JET for `similar' conditions (q, , separatrix and the ratio, wall conditions, the use of pellets etc) in ELMy H-modes is predicted. This is with the provision that a limit on the central density, related to mechanisms in the plasma core, is not encountered.

日本語訳

電磁機構(ドリフト波乱流の表皮効果による抑制)によるL-H遷移の説明を提示する。次元空間において、分岐はL-H遷移物理における二つのパラメータの関与に帰属される:(物理パラメータにおいてスケールする)。拡散係数の最大値は、L-H遷移に対応するが、ドリフト波の特性半径変位がドリフト周波数における衝突表皮深さと等しくなるときに達せられる。同じ基準は、磁場へのプラズマ拡散とプラズマへの磁場拡散の速度が等しいという条件としても提示できる。解析により、ドリフト波乱流の波数スケーリングの場合、無次元パラメータにおいてスケールする組み合わせがL-H遷移の臨界パラメータとして得られる。この閾値パラメータはセパラトリックス近傍に適用されるべきである。低密度では、Lモードにおけるドリフト変動の半径方向変位よりも衝突表皮深さが小さくなければならないという要件が、乱流抑制に必要であり、L-H遷移の閾値を決定する。提案されたL-H遷移機構は、Hモード出力閾値のR依存性を明確にする:ITERにおいてスケールする出力閾値のスケーリングが予測される。L-H遷移の臨界パラメータは、圧力勾配と抵抗率を特徴づける無次元パラメータとともに、ELM挙動を記述する相似パラメータのセットを構成する。グリーンワルド密度限界で規格化されたセパラトリックス密度のスケーリングは、ELM挙動の相似性を保証する装置サイズとトロイダル磁場を用いて得ることができる。固定された相似パラメータに対して、解析は主半径に対する弱いながらも有利な依存性を与える。JETおよび他の装置における最近の実験では、高パワーHモードにおける密度限界の原因として、ELM周波数の増加に伴う周辺閉じ込めの劣化が特定された。約の依存性により、ITERではJETと比較して約30%高いグリーンワルド密度限界を超えることが、ELMy Hモードにおける類似条件(q、セパラトリックス、比、壁条件、ペレット入射の使用など)のもとで予測される。ただし、これは中心密度に関する限界、すなわちプラズマコアにおける機構に関連する限界に達しないという条件付きである。

装置

iter低精度(概要文一致)jet低精度(概要文一致)

wiki

H-modeScrape-off layerTurbulent transport
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