Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3422
Die gleichzeitig radiale und poloidale Auflösung wurde durch den Einsatz von zwei
schmalen thermischen Li-Atomstrahlen (Halbwertsbreite ~10mm bei einem
Abstand von 100mm) aus einer neu entwickelten Quelle ermöglicht, die sich durch
eine hohe Betriebsbereitschaft und eine lange Verfügbarkeit auszeichnet. Li-Atome
werden mit einer mittleren Geschwindigkeit von ~ 1,7 · 103m/s in die
Plasmarandschicht injiziert; aus der radialen Verteilung der Li-Emissionslinie
(Übergang 2s-2p, [lambda]=670,8nm) werden die Dichteprofile und deren
Fluktuationen bestimmt. Die Messungen wurden mit hoher zeitlicher
([Delta]t ~_ 2 [my]s) und räumlicher ([Delta]r~_1mm in radialer
und [Delta]p~_10mm in poloidaler Richtung) Auflösung durchgeführt.
In der Randschicht des Tokamaks TEXTOR-94 wurden Fluktuationen der
Elektronendichte mit einem breiten kontinuierlichen Frequenz- ([ny]<= 100kHz)
und Wellenzahlspektrum (kr,kp <=(0,5-1)mm-1) beobachtet.
Die relativen Amplituden der Dichtefluktuationen ñe/ne
betragen 5%-10% innerhalb der letzten geschlossenen Flußfläche und steigen
innerhalb von 40mm in der Abschälschicht um einen Faktor 3-4 an. Es ist zu sehen,
daß die Spektren breit sind und ausgeprägte Linien fehlen.
Durch poloidale Versetzung von zwei Strahlen wurden gleichzeitig zweidimensionale
Korrelationsfunktionen und entsprechend radiale und poloidale Korrelationslängen
bestimmt. An TEXTOR-94 beträgt die radiale Korrelationslänge 3mm bis 6mm in
ohmschen Entladungen. Mit Zusatzheizung durch Neutralteilcheninjektoren nehmen
die Korrelationslängen zu und liegen zwischen 7mm und 13mm. Die poloidalen
Korrelationslängen sind in allen Fällen um einen Faktor 3-4 größer als die
radialen Korrelationslängen. Aus der Kreuzkorrelationsanalyse erhält man die
Lebensdauer der Dichtefluktuationen zu 10[my]s bis 50[my]s. Die Fluktuationen
bewegen sich außerhalb der letzten geschlossenen magnetischen Flußfläche,
also in der Abschälschicht, mit einer poloidalen Geschwindigkeit von
~103m/s in Richtung der diamagnetischen Drift der Ionen. Die radiale
Geschwindigkeit ist dabei ~1,4 · 102m/s und die Bewegung ist
von außen nach innen gerichtet. Innerhalb der letzten geschlossenen Flußfläche
breiten sich die Fluktuationen in entgegengesetzter Richtung aus. Durch eine
Umkehr des Magnetfeldes werden auch die Ausbreitungsrichtungen umgekehrt.
Huber, Alexander
Bestimmung von 2-dim. Elektronendichtefluktuationen im Plasmarand von TEXTOR-94 mit zwei thermischen Li-Atomstrahlen
128 S., 1997
Ursache für den in Tokamaks beobachteten anomalen Energie- und Teilchentransport
sind sehr wahrscheinlich turbulente Fluktuationen. Jedoch ist die Entstehung dieser
Fluktuationen noch unklar. Eine verbesserte Kenntnis der genauen raum-zeitlichen
Struktur der Fluktuationen ist füur ein tieferes Verständnis unabdingbar. Keine
der bis zu Beginn dieser Arbeit vorhandenen Meßmethoden bietet die Möglichkeit,
gleichzeitig die radiale und poloidale Struktur der Fluktuationen
mit ausreichender räumlicher und zeitlicher Auflösung zu messen. In dieser Arbeit
wurde eine neuartige auf der spektroskopischen Beobachtung von Atomstrahlen beruhende
Methode zur Messung der Elektronendichtefluktuationen im Plasmarand entwickelt,
getestet und an TEXTOR-94 eingesetzt. Mit dieser Diagnostik kann man
gleichzeitig radiale und poloidale Korrelationslängen, Wellenzahlspektren,
Frequenzspektren, Ausbreitungsgeschwindigkeiten und Lebensdauern der Fluktuationen
bestimmen. Gegenüber den traditionellen Sondenmessungen bietet das Meßverfahren
einen wesentlichen Vorteil, da bei geeigneter Anordnung des Detektionssystems eine
hohe räumliche und zeitliche Auflösung erreicht werden kann, ohne dadurch das
Plasma zu beeinflussen. Außerdem besitzt die Meßmethode durch den Einsatz eines
kontinuierlichen Lithiumstrahls keine Einschränkung in der Meßzeit.
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