Dependence of pedestal structure on collisionality at fixed beta in JT-60U

JT-60Uにおけるベータ値一定条件下でのペデスタル構造の衝突周波数依存性

浦野 創; 相羽 信行; 神谷 健作; 鎌田 裕; JT-60チーム

Urano, Hajime; Aiba, Nobuyuki; Kamiya, Kensaku; Kamada, Yutaka; JT-60 Team

トカマクにおける周辺ペデスタル構造は炉心プラズマ全体の閉じ込めや核融合炉の出力に対する境界条件となるため適切な予測とその制御が求められる。これまでに周辺プラズマにおける無次元量による周辺ペデスタル幅の定量化が行われてきており、周辺ペデスタル幅は規格化ポロイダルベータ値の平方根に比例することが知られている。しかし、この無次元量による評価は衝突周波数やプラズマ形状を固定した実験下で行われているため、特に衝突周波数による効果は未だよく分かっていなかった。そこで本研究ではJT-60Uにおいて衝突周波数スキャン実験を実施し、周辺ペデスタル幅の衝突周波数依存性を調べた。衝突周波数を0.04から0.2まで変化させたところ、周辺部で中間域モード数のピーリング=バルーニングモードが不安定化する一方で、周辺ペデスタル幅に大きな差異が見られなかった。しかし、さらに衝突周波数を0.2以上に上げた実験では、周辺ペデスタル幅の増大が観測されており、これは高モード数域のバルーニングモードが不安定化を伴っており、MHD不安定性の発生領域がペデスタル構造に寄与しているという重要な知見を得た。

Dependence of pedestal structure on collisionality at fixed beta has been investigated in JT-60U. In the ITER-relevant low collisionality regime, the pedestal width does not change with edge collisionality. In the high collisionality regime, the pedestal width broadens with increased edge collisionality. The pedestal pressure gradient and width are not significantly changed when the pedestal is close to an intermediate peeling-ballooning mode boundary at low collisionality. The experimental result indicates that conventional pedestal models where the pedestal width is independent of collisionality and is determined by at the pedestal is not a bad assumption in the ITER-relevant low collisionality regime. On the other hand, the pressure gradient decreases and the pedestal width increases at high collisionality. The pedestal broadening becomes significant when the pedestal is marginal to be unstable at high ballooning mode in high collisionality regime.