Boundary layer flows in the Alcator C-Mod tokamak are systematically examined as magnetic topology (upper versus lower-null) and plasma density are changed. Utilizing a unique set of scanning Langmuir–Mach probes, including one on the high-field side (HFS) midplane, the poloidal variation of plasma flow components in the parallel, diamagnetic and radial directions are resolved in detail. It is found that the plasma flow pattern can be decomposed into two principal parts: (1) a drift-driven component, which lies within a magnetic flux surface and is divergence-free and (2) a transport-driven component, which gives rise to near-sonic parallel flows on the HFS scrape-off layer (SOL). Toroidal rotation, Pfirsch–Schlüter and transport-driven contributions are unambiguously identified. Transport-driven parallel flows are found to dominate the HFS particle fluxes; the total poloidal-directed flow accounts for ∼1/3 to all of the ion flux arriving on the inner divertor. As a result, heat convection is found to be an important player in this region, consistent with the observation of divertor asymmetries that depend on the direction of B × ∇B relative to the active x-point. In contrast, the poloidal projection of parallel flow in the low-field SOL largely cancels with Er × B flow; toroidal rotation is the dominant plasma motion there. The magnitude of the transport-driven poloidal flow is found to be quantitatively consistent with fluctuation-induced radial particle fluxes on the low-field side (LFS), identifying this as the primary drive mechanism. Fluctuation-induced fluxes on the HFS are found to be essentially zero, excluding turbulent inward transport as the mechanism that closes the circulation loop in this region.
Alcator C-Modトカマクにおける境界層流を、磁場トポロジー（上部対下部ヌル点）とプラズマ密度を変えながら系統的に調べた。高磁場側（HFS）中間面を含む独自のラングミュア・マッハプローブ群を用いて、ポロイダル方向のプラズマ流成分の変化を、平行方向、反磁性方向、径方向について詳細に分解した。プラズマ流パターンは2つの主要な成分に分解できることが分かった：(1) 磁気面内にあり発散がないドリフト駆動成分、および (2) HFSスクレイプオフ層（SOL）において音速に近い平行流を生じさせる輸送駆動成分である。トロイダル回転、プファイアーシュ・シュリューター、および輸送駆動の寄与が明確に識別された。輸送駆動の平行流がHFS粒子束を支配することが分かった。ポロイダル方向に向いた全流束は、内側ダイバータに到達するイオン束の約1/3を占める。その結果、熱対流がこの領域で重要な役割を果たすことが分かり、これはB×∇Bの方向に依存するダイバータ非対称性の観測と一致する。対照的に、低磁場側（LFS）SOLにおける平行流のポロイダル射影は、Er×B流とほぼ打ち消し合い、トロイダル回転がそこでの主要なプラズマ運動となる。輸送駆動のポロイダル流の大きさは、LFSにおける揺動誘起の径方向粒子束と定量的に一致し、これが主要な駆動機構であることが特定された。HFSにおける揺動誘起粒子束は本質的にゼロであり、この領域で循環ループを閉じる機構として乱流輸送が関与しないことが示された。