Particle transport in LHD and comparisons with tokamaks

LHDでの粒子輸送とトカマクとの比較

田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; 浦野 創; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 山岸 統*; 村上 定義*; 若狹 有光*; LHD実験グループ*

Tanaka, Kenji*; Takenaga, Hidenobu; Muraoka, Katsunori*; Urano, Hajime; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; Yokoyama, Masayuki*; Yamagishi, Osamu*; Murakami, Sadayoshi*; Wakasa, Arimitsu*; LHD Experimental Group*

トロイダル装置における粒子輸送の総合的な理解を目的に、LHDとJT-60Uの密度分布の比較研究について報告する。JT-60Uをはじめとする大型トカマク装置では密度分布は常にピーキングしており、それは微視的な乱流による外向きの拡散と内向きの対流のバランスとして解釈可能である。また、衝突周波数が減少するに従い密度分布のピーキングは強くなる。一方、LHDでは放電条件により密度分布はピーキングしたものからホローなものまで大きく変化する。ホローな密度分布では外向きの新古典輸送による対流と内向きの微視的乱流による異常拡散のバランスで説明できる。新古典輸送が小さくなる磁気リップルの小さい磁場配位では密度分布はピーキングする傾向があり、衝突周波数に対する依存性もトカマクの依存に近づく。これらの結果は磁気リップルの大きさと微視的乱流が密度分布の形成機構の主要な要因の一つであることを示唆している。

In order to understand particle transport systematically in toroidal plasmas, a density profile was compared in LHD helical and JT-60U tokamak plasmas. In large tokamak devices such as JT-60U, the density profile is always peaked and the peaked density profile can be explained based on outward diffusion flux and inward convection flux driven by microinstability. A peaking factor of the density profile was increased with decreasing collisionality. On the other hand, the density profile was changed from peaked one to hollow one depending on discharge conditions in LHD. The hollow density profile can be explained based on outward convection flux driven by neoclassical transport and inward diffusion flux driven by microinstability. In the configuration with a small helical ripple, where the neoclassical transport is reduced, the density profile tended to be peaked and dependence of the peaking factor on the collisionality was similar to that in tokamak plasmas. These results indicated that magnetic field ripple and microinstability are some of the main mechanisms determining the density profile.