Effect of fast-ion loss on momentum transport in tokamak plasmas with toroidal field ripples

トロイダル磁場リップルを伴うトカマクプラズマにおける高速イオン損失の運動量輸送に対する影響

本多 充; 滝塚 知典; 福山 淳*; 小関 隆久; 吉田 麻衣子

Honda, Mitsuru; Takizuka, Tomonori; Fukuyama, Atsushi*; Ozeki, Takahisa; Yoshida, Maiko

1次元輸送コードTASK/TXはトカマクプラズマにおけるプラズマ回転と径電場を研究するために開発されている。TASK/TXは二流体方程式とマクスウェル方程式を組合せて同時に解いている。JT-60Uでフェライト鋼タイルを真空容器に装着することでトロイダル磁場リップルが低減し、その結果高速イオン損失が引き起こしていた逆方向回転が抑制され、プラズマが順方向に回転しやすくなる現象が観測された。リップルによって影響を受けるビームイオンの振る舞いを解析するために、リップル損失モデルが作られた。数値計算によって、リップル強度が増加するにつれて、順方向と垂直方向へのNB入射環境において順方向回転の減少が再現された。JT-60Uで観測されているように、トロイダル回転は一定の圧力勾配下ではリップル強度とともに変化し、径電場も境界付近で変化する。トロイダル回転の変化が径方向の力の釣り合いを通じて、径電場の変化と強い結びつきがあることを示唆している。

One-dimensional transport code, TASK/TX, has been developed to study the plasma rotation and the radial electric field in tokamak plasmas. The code simultaneously solves a set of the two-fluid equations coupled with Maxwell's equations. It is observed in JT-60U that the reduction of the toroidal field ripple by installing ferritic steel tiles tends to rotate the plasma in the co direction because the counter rotation caused by the fast-ion loss is suppressed. A model of the ripple loss has been made to study the behavior of the beam ions affected by ripple. Numerical solutions reproduce the reduction of the co-rotation with co and perpendicular NBIs as the ripple amplitude increases. The toroidal rotation varies with the ripple amplitude at constant pressure gradient, as is observed in JT-60U, and the radial electric field also changes near the peripheral. This implies the change of the toroidal rotation strongly relates to that of through the radial force balance.