Comparisons of density profiles in JT-60U tokamak and LHD helical plasmas with low collisionality

低衝突領域でのJT-60UトカマクとLHDヘリカルプラズマでの密度分布の比較

竹永 秀信; 田中 謙治*; 村岡 克紀*; 浦野 創; 大山 直幸; 鎌田 裕; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 徳沢 季彦*; 山田 一博*

Takenaga, Hidenobu; Tanaka, Kenji*; Muraoka, Katsunori*; Urano, Hajime; Oyama, Naoyuki; Kamada, Yutaka; Yokoyama, Masayuki*; Yamada, Hiroshi*; Tokuzawa, Tokihiko*; Yamada, Ichihiro*

トロイダル系プラズマにおける粒子輸送を系統的に理解するために、JT-60UトカマクプラズマとLHDヘリカルプラズマでの密度分布を低衝突領域にて比較した。JT-60UのELMy Hモードプラズマでは、規格化半径0.5の衝突周波数が無衝突領域にある場合には密度分布尖塔度は衝突周波数が減少するにしたがって増大した。このことは、乱流輸送による内向き対流粒子束が密度分布形成に大きな影響を与えていることを示唆している。LHDプラズマでは、新古典輸送が低減された磁場配位の場合には、同様の衝突領域においてJT-60Uに近い密度分布尖塔度の衝突周波数依存性が観測された。一方、新古典輸送が上記ケースより大きい場合には、密度分布尖塔度は衝突周波数とともに減少する傾向を示した。LHDプラズマでは、ヘリカルリップルによる新古典輸送が大きい場合には新古典輸送が密度分布に大きく影響しており、新古典輸送の効果が小さくなると乱流輸送が支配的なトカマクでの衝突周波数依存性に近づくことを明らかにした。このように、トカマクとヘリカルで粒子輸送を支配する物理機構に共通性と相違性の両側面が観測された。

In order to understand particle transport systematically in toroidal plasmas, electron density profiles were compared in JT-60U tokamak and LHD helical plasmas with low collisionality. Peakedness of density profiles increased with decreasing collisionality in ELMy H-mode plasmas of JT-60U, when the collisionality at half the minor radius was in the collisionless regime. Collisionality dependence of density profiles in LHD plasmas was similar to that in JT-60U plasmas in the same collisionality regime, when neoclassical transport was suppressed by geometrical optimization. On the other hand, in the LHD plasmas having relatively larger neoclassical transport than that in the above case, peakedness of density profiles decreased with decreasing collisionality. Neoclassical transport enhanced by the non-axisymmetric effect significantly affected density profiles with low collisionality in LHD plasmas. Density profiles in LHD plasmas tended to approach those in JT-60U, which are dominated by anomalous transport, as the contribution of neoclassical transport was reduced.