Measurement of type-I ELM pulse propagation in SOL through BES use of MSE diagnostics in JT-60U and impact of ELM on MSE diagnostics

MSE計測器をBESとして活用することによるJT-60UにおけるタイプI ELMパルスのSOL中の伝搬計測及びELMのMSE計測器への影響

鈴木 隆博; 大山 直幸; 朝倉 伸幸; 藤田 隆明

Suzuki, Takahiro; Oyama, Naoyuki; Asakura, Nobuyuki; Fujita, Takaaki

核融合炉のプラズマ対向機器にとってタイプIのELMによる熱粒子負荷は非常に高いため、ELMにより放出されるプラズマ(ELMパルス)のスクレイプオフ層(SOL)中の伝搬の理解は重要である。モーショナルシュタルク効果(MSE)計測器をビーム発光計測器として用い、ELMパルスによるSOLプラズマ密度の増加を測定した。さまざまな空間位置でのプラズマ密度増加の時間遅れからELMパルスの大半径方向の伝搬速度を0.8-1.8km/sと同定した。正確な評価にあたっては、ELMパルスと同時に増加する背景光をビーム発光から適切に除去することが重要だった。この背景光はSOLのみでなく主プラズマ中でも観測され、電流分布を計測するMSE計測器への影響が懸念されたため数値シミュレーションによりその影響を調査した。ELMに起因する背景光によってMSE計測に生じる誤差は背景光強度,ELM周波数,MSE計測の低域通過フィルターの時定数などに依存することを明らかにした。またELM周波数が低域通過フィルターの時定数で決まる特定の周波数より高くなると、個々のELMによる誤差が重なり合って定常誤差が生じることを明らかにした。

Since transient heat and particle loads by the type-I ELMs are significantly high for the plasma facing components of the fusion reactor, understanding propagation of plasma ejected by ELMs (ELM pulse) in SOL is important. Increase in the SOL plasma density due to the ELM pulse has been measured through the increase in beam emission (BE) at various radial locations in SOL near equatorial plane, using MSE diagnostics as beam emission spectroscopy (BES) diagnostics. From the temporal delay of the increase of BE as a function of major radius in the SOL, radial velocity of the ELM pulse propagation has been evaluated as 0.8-1.8 km/s. In accurately evaluating the velocity, elimination of background (BG) light from the BES signal is found essential since the delay of the net BE is veiled by the BG light that increases in synchronous to the ELM pulse. The intermittent increase in the BG light synchronized with ELMs has been observed in MSE channels viewing not only the SOL but also the main plasma. Since this BG light affects the magnetic pitch angle measurement by MSE diagnostics as was reported in JET, the impact of the intermittent BG light by ELMs on MSE diagnostics has been investigated numerically. When intermittent BG light by ELMs mixes with PEM modulation for MSE diagnostics, broadband spectrum of the impulse-like BG light disturbs the spectrum intensities, even if the BG light is not polarized. Numerical simulation shows that error induced by ELMs piles up if ELM frequency is higher than , where is time constant of lock-in amplifier detecting PEM modulation, and then, the error remains even between ELMs.