High spatial resolution radial profiles of the perpendicular plasma rotation velocity u⊥ using a dual channel 50–75 GHz Doppler reflectometer system on the ASDEX Upgrade tokamak are presented for a variety of discharge scenarios, including Ohmic, L-mode, H-mode, etc with forward and reversed magnetic field and co- and counter neutral beam injection. The reflectometers have steppable launch frequencies fo = c/λo, with selectable O- or X-mode polarization, giving tokamak edge to mid-radius coverage. Low-field-side antennae (hog-horn antenna pairs) with deliberate tilting (primarily poloidally) produce a Doppler shifted spectrum directly proportional to the perpendicular velocity fD = u⊥k⊥/2π = u⊥ 2sinθt/λo. The incident angle θt between the beam and cut-off layer normal varies with plasma shape, cut-off layer position and refraction. However, typical angles range from 5° to 27° giving a probed turbulence wavenumber, k⊥, range of 1.8–14.3 cm−1, with resulting Doppler shifts fD of up to 5 MHz. The measured perpendicular velocity is u⊥ = vE × B + vphase, which for a typical H-mode is slightly positive in the tokamak scrape-off-layer with a deep negative well across the H-mode steep pressure gradient pedestal region and then following the perpendicularly projected toroidal fluid velocity in the core, should be dominated by the E × B velocity, as the intrinsic phase velocity is predicted to be small, which may allow u⊥ to be interpreted directly as the radial electric field Er profile.
本論文では、ASDEX Upgradeトカマクにおける二重チャンネル50–75 GHzドップラー反射計システムを用いて測定された、垂直プラズマ回転速度u⊥の高空間分解能動径プロファイルを、オーミック放電、Lモード、Hモードなどを含む様々な放電シナリオについて提示する。また、磁場の向きが順方向および逆方向の場合、ならびに共方向および逆方向の中性粒子ビーム入射の場合についても示す。反射計は、ステップ可変の周波数fo = c/λoを有し、OモードまたはXモードの偏波を選択可能であり、トカマクの端から中間半径領域までの計測を可能にする。低磁場側アンテナ（ホーンアンテナ対）を意図的に傾斜させること（主にポロイダル方向）により、ドップラーシフトスペクトルが得られ、これは垂直速度u⊥ = 2πfD/k⊥に直接比例する。ここで、fD = u⊥k⊥/2π = u⊥2sinθt/λoである。ビームとカットオフ層の間の入射角θtは、カットオフ層の位置、形状、および屈折に依存して変化する。しかしながら、典型的な角度は5°から27°の範囲であり、これにより計測される乱流波数k⊥は1.8–14.3 cm⁻¹の範囲となり、結果としてドップラーシフトfDは最大5 MHzとなる。測定される垂直速度はu⊥ = vE×B + vphaseであり、典型的なHモードでは、スクレイプオフ層においてわずかに正の値を示し、Hモードの急峻な圧力勾配ペデスタル領域全体にわたって深い負の井戸を形成し、その後コア領域ではポロイダル方向に射影されたトロイダル流体速度に従う。この速度はE×B速度が支配的であると考えられ、固有位相速度が小さいと予測されることから、u⊥を直接的に動径電場Erプロファイルとして解釈できる可能性がある。