Published October 1, 2010 | Version v1
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Experimental study of electron temperature gradient influence on impurity turbulent transport in fusion plasmas

Description

Understanding impurity transport is a key to an optimal regime for a future fusion device. In this thesis, the theoretical and experimental influence of the electron temperature gradient R/LTe on heavy impurity transport is analyzed both in Tore Supra and ASDEX Upgrade. The electron temperature profile is modified locally by heating the plasma with little ECRH power deposited at two different radii. Experimental results have been obtained with the impurity transport code (ITC) which has been completed with a genetic algorithm allowing to determine the transport coefficient profiles with more accuracy. Transport coefficient profiles obtained by a quasilinear gyrokinetic code named QuaLiKiz are consistent with the experimental ones despite experimental uncertainties on gradients. In the core dominated by electron modes, the lower R/LTe the lower the nickel diffusion coefficient. The latter tends linearly to the neoclassical level when the instability threshold is approached. The experimental threshold is in agreement with the one computed by QuaLiKiz. Further out, where the plasma is dominated by ITG, which are independent of R/LTe, both experimental and simulated results show no modification in the diffusion coefficient profile. Furthermore, the convection velocity profile is not modified. This is attributed to a very small contribution of the thermodiffusion (1/Z dependence) in the total convection. On ASDEX, the preliminary results, very different from the Tore Supra ones, show a internal transport barrier for impurities located at the same radius as the strong ECRH power deposit. (author)

Abstract (French)

La comprehension du transport des impuretes est essentielle pour atteindre un regime de fonctionnement optimal dans les futurs reacteurs de fusion. Dans ce memoire de these, l'influence experimentale et theorique du gradient de temperature electronique R/LTe sur le transport d'une impurete metallique est analysee dans les tokamaks Tore Supra et ASDEX Upgrade. Dans nos experiences, le profil de Te est controle par l'ajout d'une faible quantite de puissance FCE deposee a deux rayons differents. Les resultats experimentaux ont ete obtenus a l'aide du code de transport interpretatif ITC qui a ete complete par un algorithme genetique permettant de mieux determiner les coefficients de transport des impuretes. Les resultats de simulations gyro-cinetiques quasi-lineaires de QuaLiKiz, que nous avons realisees, sont en accord avec les profils experimentaux obtenus avec ITC en tenant compte des incertitudes experimentales sur les gradients. Dans le coeur du plasma domine par des modes electroniques, plus R/LTe est faible, plus la diffusion du nickel est faible. Elle tend lineairement vers le niveau neoclassique lorsque R/LTe s'approche du seuil de turbulence. La valeur de ce seuil determine experimentalement par extrapolation est en bon accord avec celui determine par les simulations de QuaLiKiz. Dans le reste du plasma domine par des ITG, insensibles au gradient de temperature electronique, le coefficient de diffusion est inchange, resultat obtenu experimentalement et par la simulation. Par ailleurs, aucune modification de la vitesse de convection n'a ete observee. Ceci est attribue a la faible contribution de la thermodiffusion, seul terme dependant de R/LTe et evoluant en 1/Z. Sur ASDEX, les premiers resultats, tres differents de l'experience sur Tore Supra, montrent la presence d'une barriere de transport des impuretes a l'endroit d'un depot de forte puissance FCE

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Original title (French)
Etude experimentale de l'influence du gradient de temperature electronique sur le transport turbulent des impuretes dans un plasma de fusion

Publishing Information

Imprint Pagination
176 p.
Report number
FRCEA-TH--3587

Optional Information

Notes
[70 refs.]; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS-NKM website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/inis/contacts/