トロイダルプラズマにおける密度分布の変化と乱流揺動の応答

Response of turbulence under change of density profiles in toroidal devices

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

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

トロイダルプラズマにおける密度分布と乱流輸送の関係を明らかにするために、LHDヘリカルプラズマとJT-60Uトカマクプラズマの比較研究を行った。両装置において異なる密度分布の衝突周波数依存性が観測された。LHDプラズマでは、衝突周波数が減少するにしたがって磁気軸位置Rax=3.6mでは密度分布のピーキング度が減少した。一方、JT-60Uでは衝突周波数が減少するにしたがって密度分布のピーキング度が増加した。LHDプラズマでは、揺動レベルの増加がホローな密度分布を持つ高パワー加熱時に観測され、拡散の増加を示唆している。JT-60Uでは、密度分布がピーキングした場合に径方向の相関が強くなることが観測された。このことから、粒子拡散と内向き対流速度が増大していることが示唆される。また、湾曲ピンチの効果を両装置で調べた結果、磁気シアの違いからJT-60Uではピークした分布、LHDではホローな分布が得られた。しかしながら、その効果は小さく実験結果を説明するには至っていない。

Comparative studies were carried out in LHD heliotron and JT-60U tokamak plasmas to elucidate effects of turbulence transport on density profiles in toroidal systems. A difference in the collisionality dependence was found between the two devices. In LHD, the density peaking factor decreased with decrease of the collisionality at the magnetic axis position (R) of 3.6 m. On the other hand, in JT-60U, the density peaking factor clearly increased with a decrease of the collisionality. For R=3.6 m in LHD, the increase of the fluctuation power with an increase in P was observed for a hollow density profile suggesting an increase on diffusion due to anomalous processes. In JT-60U, the increase of the radial coherence was observed with higher density peaking profile suggesting enhanced diffusion and inward directed pinch. The effects of curvature pinch on density profiles were also investigated in both devices. The curvature pinch produces a peaked density profile in JT-60U and a hollow density profile in LHD depending on their magnetic shear. However, these effects were too small to explain the density profiles observed in both devices.