The purpose of this study is the investigation of the non-linear plasma response of transport due to stochastic effects. On the Large Helical Device, perturbation coils create a resonant magnetic perturbation (RMP) with the m/n = 1/1 and 2/1 Fourier components. Depending on the plasma conditions, the perturbation either enhances or heals the natural m/n = 1/1 magnetic island. For the case of an amplified island the enhanced heat and particle transport across the island causes a rather significant reduction in the confinement. For a healed island, there is a small decrease in beta with increasing perturbation current. These changes coincide with an increasing width of the open stochastic volume at the plasma edge near the x-point. Systematic experiments are performed, changing the amplitude of the perturbation linearly with IRMP in the range from 0 to 2.7 kA. Two scenarios are investigated: first, the discharge is ramped up with an external perturbation already superimposed on the main magnetic field. Second, the external perturbation is applied to the plasma already ignited (similar to experiments with RMPs in tokamaks). As will be shown, there is a clear difference in the size of the 1/1 island and the dependence of ne and Te on the perturbation when comparing these two scenarios. A hysteresis is observed up to a certain amplitude of the external perturbation. The particle transport and confinement are affected substantially in the discharges with a pre-existing magnetic perturbation. Interestingly, a global reduction in Te and ne is observed above a certain value of perturbation current in both cases. However, for the same island width, the plasma reacts differently to the applied perturbation depending on the direction of the ramp. For ramp-downs, we observe steeper electron density and temperature gradients, which leads to better plasma performance.
本研究の目的は、確率的効果による輸送の非線形プラズマ応答を調査することである。大型ヘリカル装置では、摂動コイルが m/n = 1/1 および 2/1 のフーリエ成分を持つ共鳴磁気摂動(RMP)を生成する。プラズマ条件に応じて、この摂動は自然の m/n = 1/1 磁気島を増幅または修復する。島が増幅された場合、島を横切る熱および粒子輸送の増大により、閉じ込めがかなり顕著に低下する。修復された島の場合、摂動電流の増加に伴ってベータがわずかに減少する。これらの変化は、x点近傍のプラズマ端部における開放ストカスティック領域の幅の増加と一致する。系統的な実験が、摂動の振幅をIRMPとともに0から2.7 kAの範囲で線形に変化させて行われた。2つのシナリオが調査された。第一に、外部摂動が主磁場にすでに重畳された状態で放電をランプアップする。第二に、すでに点火されたプラズマに外部摂動を印加する(トカマクにおけるRMPを用いた実験と同様)。後で示されるように、これら2つのシナリオを比較すると、1/1島の大きさと、摂動に対するneおよびTeの依存性に明確な差異がある。外部摂動の特定の振幅まで、ヒステリシスが観測される。事前に磁気摂動が存在する放電では、粒子輸送と閉じ込めが大幅に影響を受ける。興味深いことに、摂動電流がある値を超えると、両方の場合においてTeおよびneの全体的な減少が観測される。しかしながら、同じ島幅であっても、プラズマはランプの方向に応じて印加された摂動に対して異なる反応を示す。ランプダウン時には、より急峻な電子密度および温度勾配が観測され、それがより良いプラズマ性能につながる。