Parallel and drift plasma flows in SOL, and influence on impurity transport in JT-60U Tokamak

JT-60Uトカマクにおける磁力線方向及びドリフトによるプラズマ流と不純物輸送への影響

朝倉 伸幸; 清水 勝宏; 仲野 友英; 東島 智; 久保 博孝; 竹永 秀信

Asakura, Nobuyuki; Shimizu, Katsuhiro; Nakano, Tomohide; Higashijima, Satoru; Kubo, Hirotaka; Takenaga, Hidenobu

ガスパフを行う位置は、周辺及びダイバータ・プラズマの密度や温度を制御するために重要な要素である。JT-60Uトカマクで主プラズマの上側及びダイバータ部からガスパスを行い、マッハプローブを使用して、プラズマ密度と流速を高磁場及び低磁場側境界層で測定した結果を示す。ダイバータ排気と同時に、主プラズマの上側からガスパフを行った場合、特に高磁場側の境界層で密度と流速が増加する。この際、主プラズマ中の不純物イオンの量が減少した。実験データの解析から、ダイバータへ向かうイオン粒子流による不純物への摩擦力が、高磁場側で2-3倍程度増加したことがわかり、遮蔽効果が向上したと考えられる。さらに、これらの実験で測定したプラズマ分布をもとに、不純物輸送コードを使用し、ダイバータから発生する不純物イオンの輸送解析を行った。その結果と測定した不純物イオンの発光データとを比較し、ダイバータにおけるプラズマ流の増加と不純物輸送への影響について議論する。

The measurements of the parallel SOL flow (Mach number, M) and electric field (Er) both at the high-field-side (HFS) and low-field-side (LFS) have been accomplished using Mach probes in JT-60U. Particle fluxes towards the HFS and LFS divertors produced by the parallel SOL flow (niMCs) and ErxB drift flow (niEr/B) were evaluated. For the case of intense gas puffing from the plasma top (puff and pump), Zeff was reduced largely to 1.3, comparing to 1.42 for the divertor gas puff. It was found that both M and ni in niMCs were enhanced, in particular, at HFS. On the other hand, niEr/B for the two cases were comparable since ni increased and Er decreased for the puff and pump. Friction force and thermal force on impurity ions were estimated from the measured M, ne, Te and Ti, and ratios of Ffric/Fi-therm at HFS increased to 3-4 compared to 1.5-1.8 for the divertor gas puff. This result was consistent with a conventional model of reduction in Zeff. Two-dimensional transport of the carbon impurity at the HFS and LFS divertors was discussed using IMPMC (Impurity Monte-Carlo) code.