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Accumulation process of high-Z impurity in toroidal rotating tokamak plasma

トロイダル回転を伴うトカマクプラズマにおける高Z不純物の蓄積過程

星野 一生; 滝塚 知典; 仲野 友英

Hoshino, Kazuo; Takizuka, Tomonori; Nakano, Tomohide

JT-60Uタングステン実験から、プラズマ電流と逆方向にトロイダル回転速度を上げていくと、タングステンの炉心蓄積量が増加することがわかっている。解析を進めたところ、従来は考えられていなかった高Z不純物に特有と考えられる新しい炉心蓄積機構を発見した。トロイダル回転している炉心プラズマに混入した高Z不純物は、衝突により背景プラズマのトロイダル回転速度程度まで加速され、磁気面からの粒子軌道のずれが大きくなる。この結果、粒子軌道に沿って電子温度が変化するため、粒子軌道上に電荷分布が形成され、ポロイダル位置による磁気ドリフト速度の差から内向きピンチが生じる。この内向きピンチの大きさは、ポロイダル回転周期に大きく依存する。径方向電場によるポロイダル方向のE$$times$$Bドリフトはポロイダル回転周期を遅くし、この時のピンチ速度は数m/sと見積もられる。このような、粒子軌道の磁気面からのずれと原子過程に伴う内向きピンチは、モンテカルロ不純物輸送コードIMPGYROによるシミュレーションにおいても確認された。

The accumulation process of high-Z impurity in toroidal rotating tokamak plasma is investigated. A new inward pinch of high-Z impurity due to the ionization/recombination processes is derived using an analytical model. This inward pinch is driven by the large deviation of a drift orbit from a magnetic surface and the resultant variation of the charge state along the drift orbit. The pinch velocity increases with increasing toroidal rotation speed in both the co- direction and the ctr-direction. The inward pinch expected by the analytical model is really observed in the numerical simulation using the IMPGYRO code.

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パーセンタイル:23.76

分野:Physics, Fluids & Plasmas

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