Role of pressure gradient on Intrinsic toroidal rotation in tokamak plasmas

運動量輸送の非拡散項と圧力勾配のトロイダル回転分布への役割

吉田 麻衣子; 鎌田 裕; 竹永 秀信; 坂本 宜照; 浦野 創; 大山 直幸; 松永 剛; JT-60チーム

Yoshida, Maiko; Kamada, Yutaka; Takenaga, Hidenobu; Sakamoto, Yoshiteru; Urano, Hajime; Oyama, Naoyuki; Matsunaga, Go; JT-60 Team

核融合炉の実現のためには、高閉じ込めで、かつ高圧力を有するプラズマを維持する必要がある。プラズマの閉じ込め性能は輸送特性で、圧力の限界はMHD安定性で決まっている。最近、プラズマ回転分布が、この輸送や安定性を決める重要な役割をしていることがわかってきた。本研究では、JT-60のtype-I ELMy Hモードプラズマにおいて、摂動輸送解析を用いることで、トロイダル回転速度分布決定機構における運動量輸送と圧力勾配の役割を発見した。圧力勾配が大きい領域では、摂動輸送で求めた輸送係数から予想される回転分布と実際の分布は一致していない結果から、プラズマの圧力勾配はプラズマ電流と逆方向の回転を引き起こす(自発回転)ことを見いだした。また、運動量輸送係数の非拡散項である対流速度は、構造的にも局所的にもトロイダル回転シアに関係していることがわかった。

Non-diffusive terms of toroidal momentum transport are observed in JT-60U tokamak plasmas. The characteristic of driving source of plasma toroidal rotation driven by the pressure gradient is found using transient momentum transport analysis. The difference between the measured toroidal rotation velocity (Vt) profile and the reproduced one using momentum transport coefficients is observed in high pressure plasmas. This difference can be explained by the effect of the spontaneous rotation driven by the pressure gradient. In addition, a structural correlation between the non-diffusive inward flux and the radial shear of the toroidal rotation velocity (-dVt/dr) has been found, and the non-diffusive inward flux increases with increasing -dVt/dr.