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Microturbulence measurements during the divertor biasing

A. Boileau, P. Couture, D. Lafrance, J.-L. Lachambre, R. Decoste, G. Le Clair, D. Michaud, G.G. Ross, B.L. Stansfield1992年被引用 23Nuclear FusionIF 3出版社

The application of a bias voltage to a neutralization plate of the upper divertor with respect to the vacuum chamber in the Tokamak de Varennes (TdeV) influences the plasma well inside the separatrix. In particular, the unbiased Ohmic poloidal rotation edge velocity measured by visible spectroscopy is found to be in the electron diamagnetic drift direction (2-3 km/s) and increases by a factor of two for Vbias = 100 V. This coincides with a major reduction of the microturbulence signal at low frequencies (50 kHz < f < 1 MHz) and for all wave numbers probed (20 cm-1 < k < 60 cm-1), as determined from coherent laser scattering measurements. One possible explanation is that the turbulence signal is simply Doppler shifted to frequencies outside the accessible range. This scenario is, however, difficult to reconcile with some observations. Another explanation invokes a reduction of the turbulence level. The variation of the turbulence signal as a function of the applied bias voltage can indeed be reproduced with a theoretical model based on radial and poloidal decorrelation mechanisms, the latter corresponding to poloidal velocity shear stabilization. This model also explains the steepening of the k-spectrum decay during biasing. Biasing also modifies the electron density profile inside the separatrix. These changes of ∇ne cannot explain the behaviour of microturbulence in terms of their effect on the free energy term driving the instability. On the contrary, the observed turbulence behavior, when explained in terms of stabilization, would agree with the plasma maintaining a steeper electron density gradient

日本語訳

トカマク・ド・ヴァレンヌ(TdeV)において、上部ダイバータの中和板に真空容器に対してバイアス電圧を印加すると、セパラトリックス内部のプラズマに影響が及ぶ。特に、可視分光法により測定された無バイアス時のオーミック・ポロイダル回転の境界速度は、電子反磁性ドリフト方向(2〜3 km/s)にあることが見出され、Vbias = 100 Vでは2倍に増加する。これは、コヒーレントレーザー散乱測定から決定された、低周波数(50 kHz < f < 1 MHz)およびプローブされた全ての波数(20 cm⁻¹ < k < 60 cm⁻¹)におけるマイクロ乱流シグナルの大幅な減少と一致する。一つの可能な説明は、乱流シグナルが単にドップラーシフトによりアクセス可能な周波数範囲外に移動したというものである。しかし、このシナリオはいくつかの観測結果と整合させるのが困難である。別の説明は、乱流レベルの低減を仮定するものである。印加バイアス電圧の関数としての乱流シグナルの変化は、実際、動径方向およびポロイダル方向のデコリレーション機構に基づく理論モデルによって再現可能であり、後者はポロイダル速度シア安定化に対応する。このモデルはまた、バイアス印加中のkスペクトル減衰の急峻化も説明する。バイアス印加はまた、セパラトリックス内部の電子密度プロファイルを変化させる。これらの∇neの変化は、不安定性を駆動する自由エネルギー項への影響という観点からは、マイクロ乱流の挙動を説明できない。それどころか、観測された乱流挙動は、安定化の観点から説明される場合、プラズマがより急峻な電子密度勾配を維持することと一致するであろう。

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