Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-4221
Schmitz, Daniela
Statistische Beschreibung von intermittenten Ereignissen in der Plasmarandschicht des Tokamaks TEXTOR
99 S., 2006

Das Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung von intermittenten Ereignissen in der Randschicht des Tokamaks TEXTOR. Dazu wurden Messdaten der Dichte und des poloidalen elektrischen Feldes analysiert. Diese Daten stammen zum einen von einer sich schnell bewegenden und einer fest positionierten elektrischen Sonde und zum anderen aus emissionsspektroskopischen Messungen eines thermischen Lithium-Strahls.
Das intermittente Verhalten wurde mittels der statistischen Momente der Daten quantifiziert. Bei hoher Intermittenz lassen sich kohärente Strukturen (im folgenden Blobs genannt) detektieren, die mit Hilfe der bedingten Mittelung charakterisiert wurden.
Die wesentlichen Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Im Tokamak TEXTOR konnte intermittentes Verhalten in der Abschälschicht nachgewiesen werden, wobei die Intermittenz ab der letzten geschlossenen Flussfläche (LCFS) mit wachsendem Radius zunimmt. In der Limiter-Geometrie besitzen die untersuchten Blobs auf der Mittelebene eine radiale Ausdehnung von bis zu 8 cm und bewegen sich mit (1-7)% der Ionenschallgeschwindigkeit radial nach außen. Hierbei trägt der intermittente Transport 40% des gesamten senkrechten Transports. Im oberen Bereich des Tokamak ist die Intermittenz dagegen sehr gering. Dies lässt sich verstehen, wenn man als Ursache Austauschinstabilitäten annimmt, die hauptsächlich auf der Niederfeldseite auftreten.
Unter dem Einfluss des Dynamischen Ergodischen Divertors (DED) und des darauf zurückzuführenden Ausbildens von Tearing-Moden nimmt die Intermittenz in den untersuchten Entladungen zu. Dies könnte auch auf den steileren Dichtegradienten in der Abschälschicht nahe der LCFS zurückgeführt werden, der durch den regulierenden Gaseinlass verursacht wird. Der Einfluss des ergodischen Feldes verändert die charakteristischen Eigenschaften der Blobs außerhalb der LCFS nicht. Innerhalb der LCFS konnten dagegen Dichtelöcher detektiert werden, die sich in Richtung Plasmazentrum bewegen. Der Anteil der Blobs am Gesamttransport bleibt dabei unverändert.
Allgemein ist die Geschwindigkeit der Blobs proportional zur Quadratwurzel ihrer poloidalen Ausdehnung. Dies bestätigt die Vorhersage des Modells, indem die nichtlineare Entwicklung von Austauschinstabilitäten für die Ausbreitung der Blobs verantwortlich ist.


Within the scope of this work itermittent events in the plasma edge of the tokamak TEXTOR were characterized. For that data of measurements of the density and the poloidal electrical field were analysed. The data was collected by a reciprocating and a fixed probe as well as by a Lithium beam.
The intermittent behaviour was quantified by the statistical moments of the data. If intermittency is high, coherent structures (also called blobs) can be detected. The detected blobs were described using the statistical method of conditional averaging.
The main results can be summarised as follows:
Intermittent behaviour has been detected in the scrap off layer of the tokamak TEXTOR and it is increasing with the radius from the last closed flux surface (LCFS) on. On the midplane the blobs in the limiter geometry have a radial size of up to 8 cm and move onto the wall with velocities as high as (1-7)% of the ion sound speed. It was found that intermittent transport causes 40% of the total perpendicular transport in the investigated discharges. In the upper part of the tokamak there is less intermittency. This is reasonable if intermittency is caused by interchange instabilities which mainly occur on the low field side of the tokamak.
With the Dynamic Ergodic Divertor (DED) and the associated formation of tearing modes intermittency is increasing. This can also be due to the steeper gradient of density in the scrap off layer close to the LCFS which is caused by gas puffing used for the regulation of the density. Outside the LCFS the ergodic field does not have any influence on the characteristics of blobs. Within the LCFS density holes have been found which propagate towards the centre of the plasma. The radial transport due to blobs is still the same.
In general the velocity of the detected blobs is proportional to the square root of their poloidal size. That confirms the prediction of the blob model in which the nonlinear development of interchange instabilities causes the propagation of blobs.

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Letzte Änderung: 07.06.2022