トカマクとヘリカルにおける密度分布と乱流揺動

Density profiles and turbulence in tokamak and helical plasmas

田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*

Tanaka, Kenji*; Takenaga, Hidenobu; Muraoka, Katsunori*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*

トカマクプラズマとヘリカルプラズマの輸送特性を比較することにより幅広い視点からトロイダルプラズマの輸送特性を理解するために、JT-60UとLHDの密度分布を比較した。両プラズマともに、異常輸送の寄与が大きい場合に密度分布がピーキングする傾向が観測された。JT-60U ELMy Hモードプラズマ及びLHDにおいて異常輸送の寄与が大きい磁気軸Rax=3.5mのプラズマでは規格化衝突周波数*が下がるにつれて密度分布はピーキングした。LHDにおいて異常輸送の寄与が小さいRax=3.6mのプラズマでは*が下がるにつれて密度分布は平坦化、さらにはホローになった。JT-60U ELMy Hモードプラズマでは密度分布がピーキングすると揺動の小半径方向の相関が強くなることが観測された。一方、Rax=3.6mのLHDプラズマにおいては、加熱パワーの増加に伴い密度分布が平坦化するときに、揺動の増加により異常拡散は増大するが、新古典輸送により対流方向が内向きから外向き方向に反転していることを明らかにした。

In order to understand transport properties in toroidal plasmas, density profiles were compared in tokamak and helical plasmas. The density profiles tended to be peaked as the contribution of anomalous transport increases in JT-60U and LHD plasmas. In JT-60U ELMy H-mode plasmas and LHD plasmas at magnetic axis Rax=3.5 m, where the contribution of anomalous transport is large, a peaking factor of the density profile increased with decreasing normalized collisionality *. In LHD plasmas at Rax=3.6 m, where the contribution of anomalous transport is small, this factor decreased with decreasing * and the density profile became hollow one. In JT-60U ELMy H-mode plasmas, coherence increased as the density profile becomes peaked one. On the other hand, when the peaking factor of the density profile decreased with increasing heating power in LHD plasmas at Rax=3.6 m, anomalous diffusion increased due to increase in turbulence level and the direction of the convection velocity changed from inward to outward due to neoclassical transport.