Inter-machine comparison of intrinsic toroidal rotation

自発的なトロイダル回転速度の装置間比較

Rice, J. E.*; Ince-Cushman, A.*; de Grassie, J. S.*; Eriksson, L.-G.*; 坂本 宜照; Scarabosio, A.*; Bortolon, A.*; Burrell, K. H.*; Fenzi-Bonizec, C.*; Greenwald, M. J.*; Groebner, R. J.*; Hoang, G. T.*; 小出 芳彦; Marmar, E. S.*; Pochelon, A.*; Podpaly, Y.*

Rice, J. E.*; Ince-Cushman, A.*; de Grassie, J. S.*; Eriksson, L.-G.*; Sakamoto, Yoshiteru; Scarabosio, A.*; Bortolon, A.*; Burrell, K. H.*; Fenzi-Bonizec, C.*; Greenwald, M. J.*; Groebner, R. J.*; Hoang, G. T.*; Koide, Yoshihiko; Marmar, E. S.*; Pochelon, A.*; Podpaly, Y.*

多くのトカマクで観測される自発的なトロイダル回転速度のパラメータ依存性を検討し、将来の装置への外挿を試みた。JET, Alcator C-Mod, Tore Supra, DIII-D, JT-60U, TCVでは共通して自発回転速度が蓄積エネルギーに比例することがわかった。また、幾つかの装置ではプラズマ電流に反比例する傾向を示した。これらの依存性を無次元パラメータで表現すると、マッハ数が規格化ベータ値に比例すると解釈できる。この傾向だけでは、バルーニング不安定性のようなMHD現象が回転を駆動する乱流過程に作用すると結論づけることはできない。しかしながら、この依存性から規格化ベータ=2.6のITERでは自発回転速度のマッハ数が0.02に達すると予測されるため、外部からの運動量入力がなくても自発回転だけで抵抗性壁モードの安定化が期待されると解釈できる。

Parametric scalings of the intrinsic (spontaneous, with no external momentum input) toroidal rotation observed on a large number of tokamaks have been combined with an eye toward revealing the underlying mechanism(s) and extrapolation to future devices. The intrinsic rotation velocity has been found to increase with plasma stored energy or pressure in JET, Alcator C-Mod, Tore Supra, DIII- D, JT-60U and TCV, and to decrease with increasing plasma current in some of these cases. Use of dimensionless parameters has led to a roughly unified scaling with Mach number in proportion to normalized beta, although a variety of Mach numbers works fairly well; scalings of the intrinsic rotation velocity with normalized gyro-radius or collisionality show no correlation. Whether this suggests the predominant role of MHD phenomena such as ballooning transport over turbulent processes in driving the rotation remains an open question. For an ITER discharge with =2.6, an intrinsic rotation Alfvn Mach number of M 0.02 may be expected from the above deduced scaling, possibly high enough to stabilize resistive wall modes without external momentum input.