We investigated isotope effects during the tokamak à configuration variable (TCV) ohmic discharge of a diverted positive triangular shape configuration of deuterium (D) and hydrogen (H) plasmas. The transition from the linear ohmic confinement (LOC) regime to the saturated ohmic confinement (SOC) regime was clearly identified from the shot-by-shot density scan experiments. The transport characteristics were almost identical in the H and D plasmas in the LOC regime, and clear improvements were observed in the heat and particle transports in the D plasma compared with the H plasma in the SOC regime. In the SOC regime, the global energy confinement was higher in the D plasma than in the H plasma. Improvements in the SOC regime were evident in the ion channel of the heat transport and the diffusion term of the particle transport. Intrinsic toroidal rotation was found. Its profiles were identical in the H and D plasma in the LOC regime. However, the steeper gradient of toroidal rotation was found in the D plasma than in the H plasma in the SOC regime. The gyrokinetic modeling of switching ion species and keeping identical input profiles showed no difference of the heat flux in the LOC regime and a clear reduction in the D plasma heat flux in the SOC regime. Additionally, collisionality is shown to play an important role in in the heat flux reduction in D plasmas relative to H plasmas. The gyrokinetic validation of the heat transport against the experimental profiles showed a qualitative agreement regarding the heat and particle fluxes. Quantitative agreement was better for the ion heat channel than for the other transport channels.
我々は、トカマク・ア・コンフィギュレーション・バリアブル (TCV) における、ダイバータ配位の正の三角形形状配位の重水素 (D) および水素 (H) プラズマのオーミック放電中の同位体効果を調査した。線形オーミック閉じ込め (LOC) 領域から飽和オーミック閉じ込め (SOC) 領域への遷移は、ショットごとの密度スキャン実験から明確に特定された。輸送特性はLOC領域ではHおよびDプラズマでほぼ同一であり、SOC領域では、Hプラズマと比較してDプラズマにおいて熱および粒子輸送の明確な改善が観察された。SOC領域では、全体のエネルギー閉じ込めはHプラズマよりもDプラズマで高かった。SOC領域での改善は、熱輸送のイオンチャネルと粒子輸送の拡散項において明らかであった。自発トロイダル回転が見いだされた。そのプロファイルはLOC領域ではHおよびDプラズマで同一であった。しかしながら、SOC領域では、HプラズマよりもDプラズマにおいて、より急峻なトロイダル回転の勾配が見いだされた。イオン種を切り替えて同一の入力プロファイルを維持するジャイロ運動論的モデリングは、LOC領域では熱流束に差がないことを示し、SOC領域ではDプラズマの熱流束の明確な減少を示した。さらに、衝突頻度は、Hプラズマに対するDプラズマの熱流束減少において重要な役割を果たすことが示された。実験プロファイルに対する熱輸送のジャイロ運動論的検証は、熱および粒子流束に関して定性的な一致を示した。定量的な一致は、他の輸送チャネルよりもイオン熱チャネルでより良好であった。