The physical mechanisms that cause tokamak plasmas to rotate toroidally without external momentum input are of considerable interest to the plasma physics community. This paper documents a substantial change in both the magnitude of the core-rotation frequency, −1 < ω(r/a = 0) < +10 kHz, and the sign of rotation shear at mid-radius, u' = −R2 dω/dr/vth,i, which varies in the range −0.6 < u' < +0.8 in response to very small changes in the electron density. In 0.8 MA, 5.4 T Alcator C-Mod L-mode plasmas using 1.2 MW of on-axis ion-cyclotron resonance heating, plasmas with line-averaged densities in the range exhibit a transition from a peaked intrinsic rotation profile to one that is hollow. Gradient scale lengths of the temperature and density profiles, the drive for plasma turbulence thought to play a role in intrinsic rotation, are indistinguishable within experimental uncertainties between the plasmas, and linear stability analysis using GYRO shows the plasmas to be in the ion temperature gradient-dominated turbulence regime. The impact of changes in the rotation profile in response to minor changes under target plasma conditions is discussed in relation to established analysis techniques and cross-machine rotation scaling studies, with comparisons made with existing ASDEX-Upgrade work on intrinsic rotation shear.
トカマクプラズマが外部からの運動量入力を伴わずにトロイダル方向に回転する原因となる物理メカニズムは、プラズマ物理コミュニティにとってかなりの関心事である。本論文は、コア回転周波数の大きさ（−1 < ω(r/a = 0) < +10 kHz）と、中間半径における回転シアの符号（u' = −R2 dω/dr/vth,i、その値は−0.6 < u' < +0.8の範囲で変化する）の両方において、電子密度のごくわずかな変化に応じて生じる顕著な変化を報告するものである。0.8 MA、5.4 TのAlcator C-Mod Lモードプラズマにおいて、1.2 MWのオンアクシスイオンサイクロトロン共鳴加熱を用いた場合、線平均密度が特定の範囲にあるプラズマでは、固有回転プロファイルがピーク型から中空型への遷移を示す。温度プロファイルと密度プロファイルの勾配スケール長（固有回転に役割を果たすと考えられる乱流の駆動源）は、プラズマ間で実験的不確かさの範囲内で区別がつかず、GYROを用いた線形安定性解析により、プラズマはイオン温度勾配支配の乱流領域にあることが示される。目標プラズマ条件のわずかな変化に応じた回転プロファイルの変化の影響について、確立された解析手法および装置間回転スケーリング研究との関連で議論し、固有回転シアに関する既存のASDEX-Upgradeの研究成果との比較を行う。