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Active probe experiments at the Wendelstein 7-AS stellarator

H Thomsen, M Endler, T Klinger, the W7-AS Team2005年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The fluctuations in the edge plasma of magnetic fusion experiments play an important role in terms of anomalous energy and particle transport. Experiments on Wendelstein 7-AS (Renner H et al1989 Plasma Phys. Control. Fusion31 1579) were conducted to investigate the propagation of actively fed signals driven by electrical probes. The perspective of these investigations is an improved understanding of the turbulence and potentially a method to tailor the edge plasma turbulence. Two moveable poloidal probe arrays were used for the experiments, one located on the inboard side of the vessel and the other on the outboard side. A subset of probe tips was used for actively driving the plasma by different control signals, the remaining probes collected fluctuation data in the plasma boundary. With this set-up it was possible to investigate the signal propagation in the poloidal direction and also parallel to the magnetic field. Poloidally, we find a significant cross-correlation between active and passive probes. From analysis of the cross-coherency and phases of the signal with passive probe tips, a dominant influence of the background plasma rotation on the applied signals is observed. In the case of externally driven waves by several phase-locked active probes, the direction of the wave propagation with respect to the plasma rotation (co- or counter-rotating) is essential for an effective coupling to the turbulence. Also, the signal propagation parallel to the magnetic field depends on co- or counter-rotation with respect to the background plasma rotation. The parallel phase velocity was found to be compatible with the electron thermal velocity.

日本語訳

磁気核融合実験における周辺プラズマの変動は、異常輸送および粒子輸送の観点から重要な役割を果たす。Wendelstein 7-AS(Renner H ら、1989年、Plasma Phys. Control. Fusion 31 1579)において、電気プローブによって駆動される能動的信号の伝播を調査するための実験が実施された。これらの調査の目的は、乱流の理解を深めるとともに、周辺プラズマの乱流を制御するための手法を潜在的に提供することである。実験には2つの可動ポロイダルプローブアレイが使用され、一方は容器の内側に、もう一方は外側に配置された。プローブ先端の一部は異なる制御信号によってプラズマを能動的に駆動するために使用され、残りのプローブは周辺プラズマにおける変動データの収集に用いられた。この構成により、ポロイダル方向および磁場に平行な方向における信号伝播の調査が可能となった。ポロイダル方向においては、能動プローブと受動プローブの間に有意な相互相関が認められた。受動プローブ先端における信号の相互コヒーレンスと位相の解析から、印加信号に対する背景プラズマ回転の支配的な影響が観測された。複数の位相ロックされた能動プローブによって外部から駆動される波の場合、プラズマ回転に対する波の伝播方向(同方向回転か逆方向回転か)が、乱流との効果的な結合にとって本質的である。また、磁場に平行な方向の信号伝播も、背景プラズマ回転に対する同方向回転か逆方向回転かに依存する。平行方向の位相速度は、電子熱速度と整合することが見出された。

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StellaratorWendelstein
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