Research on the Alcator C-Mod tokamak [1] is focused on high particle- and power-density plasma regimes to understand particle and energy transport in the core, the dynamics of the H-mode pedestal, and scrape-off layer and divertor physics. The auxiliary heating is provided exclusively by RF waves, and both the physics and technology of RF heating and current drive are studied. The momentum which is manifested in strong toroidal rotation, in the absence of direct momentum input, has been shown to be transported in from the edge of the plasma following the L–H transition, with timescale comparable to that for energy transport. In discharges which develop internal transport barriers, the rotation slows first inside the barrier region, and then subsequently outside of the barrier foot. Heat pulse propagation studies using sawteeth indicate a very narrow region of strongly reduced energy transport, located near r/a = 0.5. Addition of on-axis ICRF heating arrests the buildup of density and impurities, leading to quasi-steady conditions. The quasi-coherent mode associated with enhanced D-Alpha (EDA) H-mode appears to be due to a resistive ballooning instability. As the pedestal pressure gradient and temperature are increased in EDA H-mode, small ELMs appear; detailed modelling indicates that these are due to intermediate n peeling–ballooning modes. Phase contrast imaging has been used to directly detect density fluctuations driven by ICRF waves in the core of the plasma, and mode conversion to an intermediate wavelength ion cyclotron wave has been observed for the first time. The bursty turbulent density fluctuations, observed to drive rapid cross-field particle transport in the edge plasma, appear to play a key role in the dynamics of the density limit. Preparations for quasi-steady-state advanced tokamak studies with lower hybrid current drive are well underway, and time dependent modelling indicates that regimes with high bootstrap fraction can be produced.
Alcator C-Modトカマク[1]における研究は、高粒子・高パワー密度プラズマ領域に焦点を当て、コアにおける粒子およびエネルギー輸送、Hモードペデスタルのダイナミクス、スクレープオフ層およびダイバータ物理の理解を目指している。補助加熱は専らRF波によって供給され、RF加熱および電流駆動の物理と技術の両方が研究されている。直接的な運動量入力がないにもかかわらず強いトロイダル回転として現れる運動量は、L-H遷移に続いてプラズマ端部から輸送されることが示されており、その時間スケールはエネルギー輸送のそれに匹敵する。内部輸送障壁が発達する放電では、回転はまず障壁領域の内側で減速し、その後障壁フットの外側で減速する。セイバートを用いた熱パルス伝播研究は、r/a = 0.5付近に位置する、強く減少したエネルギー輸送の非常に狭い領域を示している。オン軸ICRF加熱の追加は、密度および不純物の蓄積を抑制し、準定常状態をもたらす。強化D-Alpha（EDA）Hモードに伴う準コヒーレントモードは、抵抗性バルーニング不安定性によるものであると考えられる。EDA Hモードにおいてペデスタル圧力勾配および温度が増加すると、小型ELMが出現する。詳細なモデリングは、これらが中間nペデスタル-バルーニングモードによるものであることを示している。位相コントラストイメージングは、コアプラズマにおけるICRF波によって駆動される密度揺動を直接検出するために使用され、中間波長のイオンサイクロトロン波へのモード変換が初めて観測された。バースト状の乱流密度揺動は、端部プラズマにおける急速なクロスフィールド粒子輸送を駆動することが観測されており、密度限界のダイナミクスにおいて重要な役割を果たしていると考えられる。低混成電流駆動を用いた準定常先進トカマク研究の準備は順調に進んでおり、時間依存モデリングは、高いブートストラップ電流分率を有する領域が生成可能であることを示している。