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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