Effects of plasma rotation on confinement and particle transport

プラズマ回転のエネルギー閉じ込め及び粒子輸送への影響

竹永 秀信; 浦野 創; 大山 直幸; 神谷 健作; 鎌田 裕

Takenaga, Hidenobu; Urano, Hajime; Oyama, Naoyuki; Kamiya, Kensaku; Kamada, Yutaka

多彩な中性粒子ビーム入射方向(プラズマ電流方向,逆方向,垂直方向)を持つJT-60Uの特徴を活用して、ELMy Hモードプラズマにおけるプラズマ回転とエネルギー閉じ込め及び粒子輸送との関係を調べた。プラズマ回転がプラズマ電流と同じ方向(順方向)の場合に、エネルギー閉じ込め改善度が大きくなることが観測された。イオン系の熱拡散係数も順方向回転の場合に小さくなっている。しかしながら、イオン温度の規格化勾配のプラズマ回転方向による違いは小さく、イオン温度分布の硬直性がプラズマ回転方向によらず観測されている。すなわち、順方向回転の場合、周辺ペデスタルのイオン温度が高くなっていることがエネルギー閉じ込め改善度の増大につながっている。一方、粒子輸送に関しては、プラズマ体積が大きく第一壁とプラズマの距離が小さい配位において、プラズマ回転がプラズマ電流と逆方向の場合に密度分布がピーキングする傾向が観測された。小体積プラズマでの密度分布のプラズマ回転方向依存性は小さい。また、ピーキング度の増加に合わせて、金属不純物の蓄積が観測されている。

Effects of plasma rotation direction on energy confinement and particle transport were investigated by utilizing the various injection directions of the JT-60U neutral beam injection system, such as co-tangential, ctr-tangential and perpendicular. In the case of co-rotation, enhancement factors of the energy confinement increased. The ion thermal diffusivity was also reduced in the case of co-rotation compared with that in the case of ctr-rotation. However, difference of ion temperature gradient scale length was small in the variation of the plasma rotation direction and profile stiffness was observed independently on the plasma rotation direction. Therefore, higher pedestal temperature enhanced energy confinement in the case of co-rotation. On the other hand, density peaking factor increased with the ctr-rotation in the large volume plasma configuration, where the distance between the first wall and the plasma boundary is small. In the small volume plasma configuration, the dependence of the density peaking factor on the plasma rotation direction was weak. Metal impurity accumulation was observed with increasing the density peaking factor.