Toroidal rotation profiles under the influence of fast-ion losses due to toroidal field ripple

トロイダル磁場リップルによる高速イオン損失の影響下でのトロイダル回転分布

本多 充; 滝塚 知典; 福山 淳*; 吉田 麻衣子; 小関 隆久

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

1次元多流体輸送コードTASK/TXを用いて、リップルによる高速イオン損失の影響下におけるトロイダル回転分布の性質について調べた。中性粒子ビーム(NB)が入射されたとき、高速イオンの一部はリップルの影響で損失を起こす。準中性を保つためにバルクプラズマに内向きの径電流が流れ、それがプラズマ電流と逆向きのトルクをプラズマ中に生じさせる。プラズマ外部から操作可能な手法に対するトロイダル回転の感受性を調べるために、このトルクによって駆動されるプラズマ回転のパラメータサーベイを行った。大きめのリップル強度の場合、順方向NBパワーを増すにつれて周辺領域で逆向きのトロイダル回転が形成され、あるパワーで磁気軸における順方向トロイダル回転が最大値に達することがわかった。逆向きの回転を起こすリップルによって生じるトルクは、壁からのガスパフを調整することで緩和できる。また、プラズマ電流の増加によってもリップルが駆動する逆回転を緩和できることがわかった。

Characteristics of toroidal rotation profiles in tokamak plasmas are studied under the influence of fast-ion losses due to a toroidal field (TF) ripple by using a one-dimensional multi-fluid transport code, TASK/TX. When a neutral beam (NB) is injected into a plasma, a part of fast ions is lost due to the effect of the TF ripple. The radial current then flows inward in the bulk plasma to keep quasi-neutrality and it exerts a torque on the plasma in the direction opposite to the plasma current. A parametric survey of the toroidal rotation driven by this torque is conducted to quantify the sensitivity to various externally-controllable sources such as a co-tangential NBI power. In the case of a larger ripple amplitude, it is observed that the counter-toroidal rotation develops near the periphery of the plasma as an increase in the co-NBI input power while the co-toroidal rotation velocity on the magnetic axis reaches a maximum value at a certain NBI power. This torque can be mitigated by increasing a gas puff rate. An increase in the plasma current also leads to the reduction in the counter rotation induced by ripple.