Publication

Understanding and suppressing the near Scrape-Off Layer heat flux feature in inboard-limited plasmas in TCV

Résumé

In inboard-limited plasmas, the Scrape-Off Layer (SOL) shows two regions: the near SOL, extending a few mm from the Last Closed Flux Surface (LCFS), characterized by a steep gradient of the parallel heat flux radial profile, and a far SOL, typically some cm wide, with flatter heat flux profiles. The physics of the near SOL is investigated in TCV with two series of experiments featuring deuterium and helium plasmas, in which the plasma current, density and elongation have been varied. The parallel heat flux profiles are measured on the limiter by means of infrared thermography. For the first time, the near SOL is reported to disappear for low plasma current or at high density, for values of the SOL collisionality νlowast corresponding to a conduction-limited regime. The power in the near SOL ∆PSOL is shown to decrease with the normalized Spitzer resistivity ν as ∆PSOL ~ ν−1. The floating potential profiles, measured at the limiter using flush-mounted Langmuir probes (LP), show the presence of non-ambipolar currents, and their relation to the presence of a velocity shear layer is discussed. The shearing rate is shown to strictly correlate with the power in the near SOL ∆PSOL, consistently with a recent theoretical model. Measurements of the near SOL on the Low Field Side (LFS) are performed using a reciprocating Langmuir probe (RP). The near SOL is reported to vanish simultaneously at the LFS and at the limiter. The near and far SOL widths are compared with the predictions from existing theoretical models, to which empirical corrections with resistivity and elongation are proposed.

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Contrainte de cisaillement
vignette|Une force est appliquée à la partie supérieure d'un carré, dont la base est bloquée. La déformation en résultant transforme le carré en parallélogramme. Une contrainte de cisaillement τ (lettre grecque « tau ») est une contrainte mécanique appliquée parallèlement à la section transversale d'un élément allongé, par opposition aux contraintes normales qui sont appliquées perpendiculairement à cette surface (donc longitudinalement, c.-à-d. selon l'axe principal de la pièce). C'est le rapport d'une force à une surface.
Couche limite
vignette|redresse=2|Couches limites laminaires et turbulentes d'un écoulement sur une plaque plane (avec profil des vitesses moyennes). La couche limite est la zone d'interface entre un corps et le fluide environnant lors d'un mouvement relatif entre les deux. Elle est la conséquence de la viscosité du fluide et est un élément important en mécanique des fluides (aérodynamique, hydrodynamique), en météorologie, en océanographie vignette|Profil de vitesses dans une couche limite.
État plasma
thumb|upright|Le soleil est une boule de plasma. thumb|Lampe à plasma.|168x168px thumb|upright|Les flammes de haute température sont des plasmas. L'état plasma est un état de la matière, tout comme l'état solide, l'état liquide ou l'état gazeux, bien qu'il n'y ait pas de transition brusque pour passer d'un de ces états au plasma ou réciproquement. Il est visible sur Terre, à l'état naturel, le plus souvent à des températures élevées favorables aux ionisations, signifiant l’arrachement d'électrons aux atomes.
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