Physics of stimulated L-H transition

誘起型L-H遷移の物理

三木 一弘

Miki, Kazuhiro

核融合発電の実現にはH-modeの物理解明が必要である。H-modeに関してはそれを理解するだけではなく、制御することを議論しなければならない。L-H遷移の制御方法として考えられるのが、粒子入射をプラズマ端にパルスとして与えて、遷移を誘起する方法である。本発表では、LH遷移を再現する1次元のメゾスケールモデルを紹介し、その数値計算で粒子入射によって亜臨界加熱状態のL-modeプラズマでH-modeが誘起できたことを報告する。この粒子入射によるLH遷移を誘発型LH遷移と命名する。さらに低い加熱状態に単発の粒子入射を与えた場合、瞬間的にプラズマ乱流が抑制されるがH-modeは固定されない。しかし、乱流が抑制される時間よりも短い間隔で連続に粒子入射を与えると、乱流抑制は持続されるので、H-modeが継続された。これは超音速分子ビームをプラズマ端へ繰り返し入射すれば、低い加熱状態でもH-modeが持続できることを予測する。解析によって、この誘発型LH遷移において帯状流はLH遷移に対して本質的なトリガーではないことが示された。

A central issue in H-mode physics is to achieve control, not only understanding. Control of the L-H transition is desirable, on account of the successful fusion power plants. We here report on model studies of stimulated L-H transitions. We have developed a one-dimensional mesoscale model. Numerical studies reveal that L-H transitions can be triggered by particle injection into a subcritical state. Particle injection alters the edge mean flow shear. For low ambient heating, strong injection is predicted to trigger a transient turbulence collapse. We predict that repetitive injection at a period less than the lifetime of the collapsed state can thus maintain the turbulence collapse and so sustain a driven H-mode-like state. We also observe that zonal flows do not play a critical role in stimulated transitions.