三维装置中杂质的湍流输运
等离子体物理
2021-10-25 v2
摘要
在 Wendelstein 7-X（W7-X）等离子体中，径向杂质输运的大扩散湍流贡献已在首次运行期间被实验推断，并通过 stella 代码的回旋动力学模拟得到数值确认。总体上，初期 W7-X 运行期间强杂质累积的缺失归因于该扩散项。本工作中，该扩散贡献也在其他仿星器等离子体中予以计算。特别地，针对 W7-X、LHD、TJ-II 与 NCSX 获得了由离子温度梯度（ITG）湍流产生的碳与铁杂质的扩散（D）与对流（V）系数。结果表明，尽管四台装置中 D 与 V 的大小可有差异，但均发现向内对流。对 W7-X、TJ-II 与 NCSX，两系数相当且湍流峰化因子惊人地相似。对 LHD，预测其扩散与对流杂质输运明显更弱，且湍流峰化因子显著更大。所有这些都表明，ITG 湍流虽不强烈，但会在仿星器中导致负的杂质密度梯度。进而，针对 W7-X 的特定情形考虑混合 ITG/俘获电子模（TEM）湍流，已定量评估了 pellet 加料 reduced 湍流情形在何种程度上同样具有减弱的杂质湍流输运。对示踪铁杂质的结果显示，尽管其湍流输运未被完全抑制，但发现 V 显著减小且 D 下降更强。尽管扩散仍高于新经典水平，但相较于标准 ECRH 情形，新经典对流在此条件下对杂质动力学将获得更大的权重。
引用
@article{arxiv.2106.05017,
title = {Turbulent transport of impurities in 3D devices},
author = {J. M. García-Regaña and M. Barnes and I. Calvo and A. González-Jerez and H. Thienpondt and E. Sánchez and F. I. Parra and D. St. -Onge},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.05017},
year = {2021}
}
备注
16 pages, 8 figures