Development of a lithium beam probe and measurement of density pedestal in JT-60U

JT-60Uにおけるリチウムビームプローブの開発と密度ペデスタルの計測

小島 有志; 神谷 健作; 藤田 隆明; 久保 博孝; 井口 春和*; 大山 直幸; 鈴木 隆博; 鎌田 裕; JT-60チーム

Kojima, Atsushi; Kamiya, Kensaku; Fujita, Takaaki; Kubo, Hirotaka; Iguchi, Harukazu*; Oyama, Naoyuki; Suzuki, Takahiro; Kamada, Yutaka; JT-60 Team

本研究はELMによる周辺部密度の振る舞いを観測し、ELMの物理機構を解明することを目的とする。今まで得ることのできなかった周辺密度分布を高時間・高空間分解能で計測を行うために、中性リチウムビームプローブを新たに開発した。JT-60では中性ビームの輸送距離が6.5mと計測用ビームとしては非常に長くなるため、軌道計算を用いてビームの発散角を最適化したイオン銃を設計・開発し、50mmの大口径ポーラスタングステンを用いた電子ビーム加熱を利用したイオン源を用いて、時間分解能0.5ms,空間分解能1cmの周辺密度分布計測に成功した。それによりELMによる周辺輸送障壁の崩壊現象が初めて詳細に観測でき、type I ELMによる密度崩壊時に周辺密度の低下と線積分密度の低下に時間遅れがあることがわかった。時間遅れの原因として、周辺密度崩壊した後、周辺密度が回復していく時にプラズマ中心部の密度が減少していることが考えられる。また、grassy ELMによる密度崩壊現象の観測に成功し、grassy ELMではtype I ELMよりも密度崩壊が小さいことを明らかにした。

A lithium beam probe (LiBP) has been developed for the measurement of electron density profiles with high spatial and temporal resolutions in JT-60U. Using an electron beam heating ion source with a capability of 10 mA extraction, a 5.5 mA beam has been injected to the plasmas. Using the LiBP, time evolutions of pedestal density profiles during type I and grassy edge localized modes (ELMs) have been obtained for the first time. After a type I ELM crash, the drop of the line-integrated density measured by an interferometer delays by 2 ms later than that of the pedestal density. Comparing the line-integrated density to the line integration of the edge density profile measured by the LiBP, it is found that the recovery from the type I ELM crash is correlated with the reduction of core plasma density. Compared with the type I ELM, grassy ELMs have smaller density crashes than that of type I ELMs, which is mainly derived from the narrower ELM affected area.