MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798346874454
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31767455
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aMajor,  Maximillian  Ram.
■24510▼aExperimental  Investigation  of  H-Mode  Pedestal  Turbulence  Using  a  New  Charge  Exchange  Imaging  Diagnostic  System
■260    ▼a[Sl]▼bThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a148  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-06,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Geiger,  Benedikt;McKee,  George.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  University  of  Wisconsin  -  Madison,  2024.
■520    ▼aMagnetic  confinement  fusion  provides  an  attractive  avenue  towards  carbon-neutral  energy  production  through  the  generation  of  a  burning  plasma  composed  of  deuterium  and  tritium.  While  several  magnetic  confinement  concepts  exist,  the  tokamak  has  so  far  demonstrated  the  highest  performance,  in  particular  in  its  so-called  High-confinement  mode,  which  is  characterized  by  a  steep  gradient  in  pressure  at  the  plasma  boundary.  However,  the  sharp  pressure  gradients  and  strong  localized  currents  in  the  H-mode  pedestal  can  drive  a  range  of  instabilities  that  in  turn  drive  thermal  and  particle  transport.  Prominent  modes  predicted  to  arise  in  the  pedestal  include  Microtearing  Modes  (MTMs),  Kinetic  Ballooning  Modes  (KBMs),  and  drift  wave  instabilities.  Microtearing  modes  are  of  particular  interest  as  they  are  predicted  to  cause  substantial  electron  thermal  transport  in  the  H-mode  pedestal,  limiting  fusion  performance  on  high-power  devices.  However,  their  narrow  predicted  structure  and  low  amplitudes  make  characterizing  them  challenging.Localized  2D  measurements  of  low-to-intermediate  wavenumber  density  fluctuations  in  the  edge  of  DIII-D  H-mode  plasmas  have  revealed  a  clear  signature  of  microtearing  modes  during  the  inter-ELM  cycle  in  the  steep  gradient  region.  These  measurements  were  obtained  using  the  new  high  radial  resolution  multichannel  Charge  eXchange  Imaging  (CXI)  diagnostic  that  measures  the  intensity  of  the  CVI  n=8-7  hydrogenic  C  5+  emission  at  529  nm  emitted  after  charge  exchange  reactions  between  neutral  beam  atoms  and  the  intrinsic  carbon  ion  population  in  a  2-dimensional  grid.  Fluctuations  are  measured  in  a  12  (radial)  x  2  (poloidal)  array  at  2  MHz  with  a  resolution  of  ∆R  ∼  0.4  cm  and  ∆Z  ∼  1.2  cm.  The  use  of  the  carbon  charge  exchange  signal  improves  radial  resolution  when  compared  to  BES  through  the  elimination  of  the  finite  lifetime  effect,  optimized  optics  and  detectors.  First  measurements  with  CXI  at  DIII-D  demonstrate  excellent  spatial  resolution  and  reasonable  signal  to  noise  ratios  at  all  frequencies.In  this  thesis,  the  new  CXI  system  is  employed  in  conjunction  with  the  Beam  Emission  Spectroscopy  (BES)  system  at  the  DIII-D  tokamak  to  characterize  pedestal  turbulence  during  an  experiment  featuring  Low  and  High-Confinement  Hydrogen  plasmas  with  lower  (∼  4.0  x  1013  cm−3  )  and  higher  (∼  8.5  x  1013  cm−3  )  densities.  Under  high-density  H-mode  conditions,  microtearing  mode-like  fluctuations  are  observed  that  peak  near  ρ  =  0.97  with  a  radial  full-width  half  maximum  of  1.0  cm  and  a  normalized  density  fluctuation  amplitude  peak  of  dnC  /nC  ∼  5%.  The  mode  additionally  features  a  broad  spectral  width  from  20-180  kHz  and  propagates  in  the  electron  diamagnetic  direction  in  the  plasma  frame  at  a  velocity  similar  to  the  electron  diamagnetic  velocity.  The  mode  exhibits  a  temporally  bursting  behavior  that  periodically  precedes  ELMs,  suggesting  a  stiff  gradient-driven  instability.  The  comparison  of  carbon  fluctuation  amplitudes  with  electron  fluctuation  amplitudes  measured  by  the  BES  system,  in  conjunction  with  magnetic  fluctuation  measurements  performed  by  the  Radial  Interferometer  Polarimeter  (RIP)  System,  suggests  that  the  mode  has  a  clear  electromagnetic  signature.  These  observations  are  consistent  with  the  presence  of  microtearing  mode-induced  turbulence.  The  new  CXI  measurements  enable  an  enhanced  analysis  of  the  mode's  radial  structure,  and  CXI  measurements  indicate  that  microtearing  modes  appear  in  high  collisionality  plasmas.  These  findings  provide  valuable  test  cases  for  theories  under  development  that  will  predict  the  effects  of  MTMs  on  the  next  generation  of  tokamak  experiments  including  SPARC  and  ITER.
■590    ▼aSchool  code:  0262.
■650  4▼aPlasma  physics
■650  4▼aPhysics
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■650  4▼aNuclear  engineering
■653    ▼aBeam  Emission  Spectroscopy
■653    ▼aMagnetic  confinement
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■690    ▼a0759
■690    ▼a0605
■690    ▼a0607
■690    ▼a0552
■71020▼aThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼bNuclear  Engineering  &  Engineering  Physics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-06B.
■790    ▼a0262
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17165147▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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