2024/10/01 by P.O. Khabanov, R. Hong, P. H. Diamond +8 · 1 voice
Physics and Astronomy · Engineering · #Magnetic confinement fusion research #Ionosphere and magnetosphere dynamics #Plasma Diagnostics and Applications
paper · doi:10.1088/1741-4326/ad820d
Abstract Long-wavelength density fluctuations ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mi>k</mml:mi> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>ρ</mml:mi> <mml:mi>i</mml:mi> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> <1) are studied using beam emission spectroscopy (BES) at the edge of DIII-D L-mode plasmas ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mi>ρ</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> = 0.88–1.1) in scenarios with electron cyclotron heating (ECH) power ramp ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>P</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext>ECH</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> up to 1.5 MW), neutral beam injection (NBI) power ramp ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>P</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext>NBI</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> up to 2.5 MW), and injected torque scan (−1 < <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>T</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext>inj</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> <0.6 Nm). We find that broadband turbulent density fluctuations ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mi>f</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> ∼ 20–120 kHz) have a non-Gaussian distribution. The skewness of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mi>δ</mml:mi> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>/</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> changes sign from negative at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mi>ρ</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> <0.95–0.97 to positive at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mi>ρ</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> > 0.97, indicating the prevalence of density ‘voids’ at inner radii and density ‘blobs’ at outer radii and outside of the separatrix. The turbulence intensity flux <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>⟨</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mover> <mml:mi>v</mml:mi> <mml:mo stretchy="true">~</mml:mo> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext>r</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mover> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mo stretchy="true">~</mml:mo> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mo>⟩</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> is calculated to characterize turbulence spreading at the plasma edge. During ECH/NBI power ramps and at counter- <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>I</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mtext>p</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> injected torque, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>⟨</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mover> <mml:mi>v</mml:mi> <mml:mo stretchy="true">~</mml:mo> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mtext>r</mml:mtext> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mover> <mml:mi>n</mml:mi> <mml: