Physics of stimulated and spontaneous L-H transitions

誘起型・自発型のL-H遷移の物理

三木 一弘; Diamond, P. H.*; Hahn, S.-H.*; Xiao, W. W.*; Grcan, . D.*; Tynan, G. R.*

Miki, Kazuhiro; Diamond, P. H.*; Hahn, S.-H.*; Xiao, W. W.*; Grcan, . D.*; Tynan, G. R.*

核融合プラズマの実現にはH-modeの物理解明が必要である。H-modeに関しては、理解をするだけではなく制御方法についても議論を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LH遷移が誘起されたことを報告する。従来の加熱による自発的なL-H遷移では、加熱によって乱流が励起し、帯状流が励起され、乱流が減少し、圧力勾配が上昇して径電場が上昇してH-modeが固定される。しかし、自発的な輸送遷移が起こらないような低い加熱状態でも、粒子入射をプラズマ端に与えると、プラズマ端の径電場が変化してH-modeが固定された。これを解析すると、帯状流は本質的には輸送遷移のトリガーとしての役割を果たさないことが分かった。

A central issue in H-mode physics is to achieve control, not only understanding. Work in control has focused mainly on fueling by pellet injection at the near edge. We here introduce a developed one-dimensional mesoscale model, to report on the L-H transition stimulated by pellet injection. For highly heated plasmas, transition occurs spontaneously; when heat flux increases, a strong zonal flow is sufficiently excited, leading to I-phase oscillations or a single burst. When the zonal flow is excited, turbulence is reduced, allowing an ion pressure gradient to steepen. Then, mean flow shear increases to lock in the H-mode. On the other hand, studies reveal that L-H transition can be triggered by particle injection into a subcritical state. We also observe that zonal flows do not play a critical role in stimulated transitions.