This paper reports on the effect of on- and off-axis heating power deposition on the impurity confinement in purely electron cyclotron resonance heated He plasmas on the stellarator Wendelstein 7-X. Therefore, impurity transport times τI have been determined after Fe impurity injections by laser ablations and monitoring the temporal impurity emissivities by the x-ray imaging spectrometer HR-XIS. A significant increase of τI has been observed when changing the power deposition from on- to off-axis heating with energy confinement times τE being mainly unaffected. In addition, the scaling of impurity transport properties with respect to a variation of heating power PECRH and electron density ne has been investigated by keeping the heating power deposition on-axis. The observed τI scaling compares well to known τI scaling laws observed in other machines. A comparison of τI and τE yields an averaged ratio of τE/τI = 1.3 and transport times in the range of τI = 40–130 ms and τE = 40–190 ms. Comparing those absolute values to neoclassical predictions supports the recently observed nature of anomalous transport in Wendelstein 7-X, given within the up to now investigated operational parameters.
本論文は、純粋な電子サイクロトロン共鳴加熱を用いたWendelstein 7-XステラレータのHeプラズマにおいて、オン軸およびオフ軸加熱のパワー堆積が不純物輸送に及ぼす影響について報告するものである。そのため、レーザーアブレーションによるFe不純物注入後、X線撮像分光器HR-XISを用いて時間変化する不純物発光強度を監視することにより、不純物輸送時間τIを決定した。加熱パワー堆積をオン軸からオフ軸へ変更した際、エネルギー閉じ込め時間τEはほぼ影響を受けない一方で、τIの顕著な増加が観測された。さらに、加熱パワー堆積をオン軸に維持したまま、加熱パワーPECRHと電子密度neの変化に対する不純物輸送特性のスケーリングを調査した。観測されたτIのスケーリングは、他の装置で観測された既知のτIスケーリング則とよく一致する。τIとτEの比較から、平均的な比τE/τI = 1.3が得られ、輸送時間はτI = 40–130 ms、τE = 40–190 msの範囲にあることが示された。これらの絶対値を新古典的予測と比較することにより、これまでに調査された運転パラメータ範囲内におけるWendelstein 7-Xの異常輸送の性質が支持される。