Parallel and radial transport of ELM plasma in the SOL and divertor of JT-60U

JT-60Uのスクレイプオフ層とダイバータにおけるELMプラズマの磁力線方向及び半径方向の輸送

朝倉 伸幸; 武智 学; 大山 直幸; 仲野 友英

Asakura, Nobuyuki; Takechi, Manabu; Oyama, Naoyuki; Nakano, Tomohide

核融合炉のダイバータと第一壁への熱負荷を予測するために、特にELM発生後に放出される熱・粒子束の輸送過程を解明する必要がある。JT-60UのELMy Hモードプラズマにおいて、ELM発生直後、半径方向へのプラズマ輸送を、3か所のポロイダル位置に設置した可動マッハプローブで高速測定した。ELM発生直後、イオン飽和電流は、高磁場側及び低磁場側のスクレイプオフ層(SOL)で急激に増加する。それらの半径方向分布は第一壁付近まで広がり、特に、高磁場側SOLでの粒子束が大きく増加することが測定された。一方、低磁場側SOLで、磁気振動の増加とイオン飽和電流の増加との時間差が観測され、半径方向のプラズマ輸送速度を評価(13km/s)した結果、MASTやJETで観測された値(0.51km/s)より大きいことがわかった。さらに、ELM発生直後、ダイバータ板でプラズマ粒子束と浮遊電位の変化を高速測定した。ストライク点付近で測定したイオン飽和電流は、電子電流側に大きく増加し、浮遊電位もマイナス数100Vへ変化することから、高速電子がイオン流より先に到達し、ダイバータ板付近で高電位のシースを形成すると考えられる。この時間変化とイオン流束への影響を議論する。

Fast sampling diagnostics such as Langmuir probes and magnetic pick-up coils were developed in JT-60U. ELM radial expansion was important to understand the heat and particle load on the first wall. Enhancement and radial expansion of the SOL plasma just after ELM were investigated at Low-Field-Side and High-Field-Side. Ion saturation current () profile was described by two-exponential fit (i.e. 1st and 2nd lgi). Enhancement of the particle flux was different in poloidal location: particle flux profile became very flat, in particular, at HFS. Radial expansion speed at LFS was evaluated in the range of 1-3 km/s. ELM plasma flux in LFS and HFS divertors was investigated. Fast changes of js and floating potential (Vf) were measured. Large negative Vf was observed and durations of the negative js and Vf were 100 ms, which was shorter than heat deposition (250 ms). The large negative js and Vf near both strike-points suggested fast electron deposition rather than thermal electric current. Influence of the divertor sheath on the heat deposition time is discussed.