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Experimental characterization of the effect of E × B shear on edge-harmonic oscillation mode structure

M Chen, C Luo, Y Zhu, N C Luhmann Jr, B J Tobias, A Diallo, G J Kramer, Y Ren, K Burrell, G R Mckee2019年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The edge-harmonic oscillation (EHO) mode is one of the characteristic modes that provides an edge transport channel during high-confinement ELM-free phase (the so-called Quiescent High-confinement phase). Recent theoretical work and extensive experimental observations have suggested that the large rotational E × B shear is the key to destabilize an EHO. As the eigenmode grows to large amplitude, it will exert a drag on the rotation, resulting in EHO's saturation (Snyder et al 2007 Nucl. Fusion47 961). However, detailed mechanisms concerning this process remain vague. We have performed continuous tracking on how the E × B shear affects the EHO mode structure to search for a possible explanation of the saturation mechanism. Two edge density fluctuation diagnostics are employed to observe the eigenmode structure evolution of EHO in the pedestal region in the radial and poloidal directions, respectively. Our results show that the EHO mode's radial wavenumber is strongly correlated with the E × B shear rate, while the poloidal wavenumber is unaffected by the E × B shear rate. During the EHO existence, with the E × B shearing rate ramping down, the radial wavenumber is also observed to be decreasing.

日本語訳

エッジ高調波振動(EHO)モードは、高閉じ込めモードのELMフリー位相(いわゆるクエセント高閉じ込め位相)中にエッジ輸送チャネルを提供する特性モードの一つである。最近の理論的研究および広範な実験的観測により、大きなE×BシアがEHOを不安定化させる鍵であることが示唆されている。固有モードが大きな振幅に成長すると、回転に対する抗力が生じ、その結果EHOの飽和が引き起こされる(Snyder et al 2007 Nucl. Fusion47 961)。しかしながら、この過程に関する詳細なメカニズムは依然として不明瞭である。我々は、E×BシアがEHOモード構造に及ぼす影響を継続的に追跡し、飽和メカニズムの可能な説明を探求した。ペデスタル領域におけるEHOの固有モード構造の時間発展を観測するために、2つのエッジ密度揺動計測診断装置をそれぞれ動径方向およびポロイダル方向に適用した。我々の結果は、EHOモードの動径方向波数がE×Bシア速度と強く相関する一方、ポロイダル方向波数はE×Bシア速度の影響を受けないことを示している。EHOの存在期間中、E×Bシア速度が減少するにつれて、動径方向波数も減少することが観測された。

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