トロイダルプラズマにおける電子密度分布と乱流揺動

Electron density profile and turbulence in toroidal plasmas

田中 謙治*; 竹永 秀信; 村岡 克紀*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; 横山 雅之*; 山田 弘司*; 村上 定義*; 若狹 有光*; 川端 一男*; 徳沢 季彦*; 秋山 毅志*; 成原 一途*; 山田 一博*; 吉沼 幹朗*; 居田 克巳*; 田村 直樹*; 大山 直幸; 浦野 創; 鎌田 裕

Tanaka, Kenji*; Takenaga, Hidenobu; Muraoka, Katsunori*; Michael, C.*; Vyacheslavov, L. N.*; Yokoyama, Masayuki*; Yamada, Hiroshi*; Murakami, Sadayoshi*; Wakasa, Arimitsu*; Kawahata, Kazuo*; Tokuzawa, Tokihiko*; Akiyama, Tsuyoshi*; Narihara, Kazumichi*; Yamada, Ichihiro*; Yoshinuma, Mikiro*; Ida, Katsumi*; Tamura, Naoki*; Oyama, Naoyuki; Urano, Hajime; Kamada, Yutaka

トロイダルプラズマにおける電子密度分布決定機構を解明するために、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の比較を行った。輸送理論の観点から両者の明確な違いは、低衝突周波数領域における新古典輸送の違いである。ヘリカルプラズマでは、ヘリカルリップルが存在するため低衝突周波数領域で新古典輸送がトカマクプラズマに比べ増大する。JT-60Uでは衝突周波数の減少にしたがって密度分布がピーキングした。LHDでは実効的なヘリカルリップルが小さい磁気軸3.5mにおいては、衝突周波数の減少とともに密度分布が緩やかにピーキングし、トカマクと同様な傾向を示した。一方、実効的なヘリカルリップルが大きい磁気軸が3.6mより大きい場合には、衝突周波数の減少に伴って密度分布がホローになることが観測された。LHDの磁気軸位置3.5mと3.6mでは乱流揺動の空間構造に違いがあり、3.5mでは電子反磁性方向、3.6mではイオン反磁性方向に進行する揺動が観測されている。新古典輸送の違いとともに、揺動の違いが密度分布の違いに関与している可能性がある。また、LHDプラズマにおいて、電子温度増加によるコア領域密度吐き出し時に周辺部から揺動が変化し、遅れてコア部の揺動が変化することが観測された。

In order to understand mechanisms for determining density profiles in toroidal plasmas, density profiles were compared in JT-60U tokamak and LHD helical plasmas. Transport theory indicates that neoclassical transport is enhanced in helical plasmas with low collisionality due to helical ripple. In JT-60U plasmas, density peaking increased with decreasing the collisionality. In LHD plasmas for magnetic axis (Rax) of 3.5m with small effective helical ripple, density peaking slightly increased with decreasing the collisionality as similar to that in tokamak plasmas. On the other hand, in LHD plasmas for Rax3.6m with relatively large effective helical ripple, density profile became hollow as the collisionality decreased. Different turbulence structures are observed for Rax=3.5m and Rax=3.6m in LHD plasmas. Turbulence propagated towards electron diamagnetic direction for Rax=3.5m and towards ion diamagnetic direction for Rax=3.6m. This difference could be related to the difference of density profiles, as well as difference of neoclassical transport. Furthermore, when density decreased in the core region due to increase of electron temperature, it was found that turbulence was first modified in the edge region and then in the core region.