Overview of plasma rotation studies on the TCABR tokamak

Abstract

An overview of intrinsic plasma rotation studies in Ohmic L-mode discharges carried out in the Tokamak Chauffage Alfvén Brésilien (TCABR) tokamak is presented. Measurements of plasma poloidal and toroidal rotation, and a comparison against neoclassical theory, are presented. The results show that poloidal rotation is in good agreement with neoclassical theory while toroidal rotation is found to be anomalous. A new technique that allows for high temporal resolution measurements of plasma rotation is presented. This technique is used to test two models of intrinsic toroidal rotation: the so-called Helander model (Helander et al 2003 Physics of Plasmas 10 4396) and Rozhansky model (Rozhansky 2013 Perpendicular currents and electric fields in fully and partially ionized magnetized plasma Physics of Plasmas 24 101614). As TCABR is a relatively small device, the influence of the neutrals that form the basis of this model is expected to be enhanced. The results indicate that the mechanism proposed by Helander does not contribute significantly to the intrinsic toroidal rotation in TCABR plasmas. The measurements, however, indicate that the frictional force proposed by Rozhansky might be responsible for part of the intrinsic toroidal rotation observed in TCABR plasmas.

Transporte de impurezas no tokamak TCABR

“…Ademais, o grupo tem se destacado em pesquisas sobre barreiras de transporte [19,20,21], estudos de turbulência e transporte caótico [22,23,24], análise espectral de turbulências no TBR-1 [25,26] e TCABR [27,28] e medidas experimentais no TBR-1 [29] e TCABR [30]. Além disso, o grupo tem se dedicado com estudos sobre rotação da coluna de plasma via métodos espectroscópicos [31,32,33]. No que tange a fenômenos de transporte em plasmas, destacam-se os estudos do efeito de ondas de deriva no transporte de partículas no TCABR [34] e no TBR-1 [35], trabalhos em colaboração sobre modelos teóricos [36,37], transporte neoclássico na região de borda [38,39], transporte anômalo induzido por ondas de Alfvén [40,41], dentre outros.…”

“…O ASTRA disponibiliza uma ampla gama de equações e rotinas comumente empregadas na física de plasmas, o que permite utilizar esses modelos para o cálculo do campo elétrico radial E r em função dos dados de velocidades poloidal e toroidal experimentais conjuntamente com o cálculo da contribuição diamagnética. A expressão do campo elétrico radial é dada por [33,173]:…”

“…A Figura 39(a) também mostra o resultado dos cálculos para a velocidade de rotação poloidal e cujos resultados estão de acordo com teoria neoclássica, expressada pela equação [33]:…”

“…onde T i é a temperatura iônica, n i é a densidade iônica total, n I é densidade de impurezas (carbono), Z i é o número atômico do íon principal (Z i = 1 para o hidrogênio), Z I é o número atômico da impureza (Z I = 6 para o carbono) e k ν é uma constante numérica que depende do regime de transporte ao qual a impureza está submetida (k ν = −1,83 para o regime Pfirsch-Schlüter [33,176]).…”

“…Entretanto, para o caso do TCABR, a velocidade de rotação toroidal mostra boa concordância com o modelo proposto por Helander [33,173], dado pela expressão (4.55).…”