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Modelling of plasma rotation accounting for a poloidal divertor and helical perturbation coils

A. Nicolai, U. Daybelge, C. Yarim2006年被引用 2Nuclear FusionIF 3出版社

The impact of helical perturbations on the rotation velocity and thus on the energy confinement is calculated on the basis of the ambipolarity constraint, the parallel momentum equation of the revisited neoclassical theory and a simplified temperature equation. The helical perturbations can act as means for ergodizing the magnetic field and/or as momentum source or sinks, whereas at the separatrix (effective radius rs) of the poloidal divertor a temperature pedestal may arise due to the strong shear flow reducing the transport to a neoclassical level. The neoclassical theory allows the prediction of the parallel and poloidal flow speeds and thus of the 'subneoclassical' heat conductivity χsub used in the heat conduction equation. This heat conductivity allows us to compute the temperature pedestal and to reproduce the power balance in ALCATOR if one assumes that χ = χsub in the radial sheath with the thickness of Δ ≈ 0.7 cm, centred around the inflection radius rin, and χ = χL for r < rin − Δ/2. χL is the normal L-mode heat conductivity.Source terms account for momentum deposition by neutral beam injection (NBI), by pressure anisotropization and the force density, the latter two due to Fourier components of (rotating) helical fields. Source terms for the power deposition by NBI, Ohmic heating and radiation are also included.The main results can be summarized as follows:At a dynamic ergodic divertor in TEXTOR frequency of 10 kHz, a toroidal velocity gradient of 1.2 × 106 s−1 may be achieved which is enough to suppress the ion temperature gradient and thus to generate an ITB.The poloidal divertor suppresses the neutral gas influx and thus effects a (sub)neoclassical sheath with a temperature pedestal of Tped ≈ 400 eV and an increase of the central value by roughly the same amount. In the case of edge localized mode-control with an ergodic layer of Δ ≈ 2.5 cm, generated by the helical coils, the height of the pedestal stays unaffected if in the pedestal region a transition from L-mode confinement to subneoclassical confinement is assumed.

日本語訳

螺旋摂動が回転速度、ひいてはエネルギー閉じ込めに及ぼす影響を、両極性制約、再訪された新古典理論の平行運動量方程式、および簡略化された温度方程式に基づいて計算する。螺旋摂動は、磁場のエルゴード化の手段として、および/または運動量の源または吸収源として作用し得る一方、ポロイダルダイバータのセパラトリックス(有効半径rs)では、強いシア流が輸送を新古典レベルに低減するため、温度ペデスタルが生じ得る。新古典理論により、平行およびポロイダル流速度、ひいては熱伝導方程式で用いられる「準新古典」熱伝導率χsubの予測が可能となる。この熱伝導率により、温度ペデスタルを計算し、変曲点半径rinを中心とした厚さΔ≈0.7 cmの動径シース内ではχ=χsub、r < rin − Δ/2ではχ=χLと仮定すれば、ALCATORにおけるパワーバランスを再現できる。χLは通常のLモード熱伝導率である。ソース項は、中性粒子ビーム入射(NBI)による運動量堆積、圧力異方性化、および力密度によるものを考慮し、後者の2つは(回転する)螺旋場のフーリエ成分に起因する。NBIによるパワー堆積、オーミック加熱、および放射のソース項も含まれる。主な結果は以下のように要約される:TEXTORの動的エルゴードダイバータにおいて、周波数10 kHzで、1.2 × 10⁶ s⁻¹のトロイダル速度勾配が達成され得るが、これはイオン温度勾配を抑制し、それによってITBを生成するのに十分である。ポロイダルダイバータは中性ガス流入を抑制し、それによってTped ≈ 400 eVの温度ペデスタルを伴う(準)新古典シースをもたらし、中心値もほぼ同量増加する。螺旋コイルによって生成されたΔ ≈ 2.5 cmのエルゴード層を用いた周辺局在モード制御の場合、ペデスタル領域でLモード閉じ込めから準新古典閉じ込めへの遷移を仮定すれば、ペデスタルの高さは影響を受けない。

装置

textor中精度(概要文一致)

wiki

DivertorPlasma rotation
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