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Investigation of electron gyro-scale fluctuations in the National Spherical Torus Experiment.

机译：国家球形圆环实验中电子陀螺仪规模波动的研究。

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摘要

Anomalous electron thermal transport in magnetically-confined plasma hinders efforts to achieve feasible magnetic fusion energy, and an adequate understanding of anomalous electron thermal transport remains elusive. Gyrokinetic simulations of plasma turbulence indicate electron temperature gradient (ETG) turbulence may generate experimentally-relevant electron thermal transport. To investigate ETG turbulence, a collective scattering system was installed on the National Spherical Torus Experiment (NSTX). Collective scattering provides fluctuation measurements with spatial and k-space localization, and the NSTX collective scattering system measures fluctuations on the electron gyro-scale. This Dissertation describes the design and operation of the NSTX collective scattering system and presents fluctuation measurements, gyrokinetic calculations, and transport calculations pertaining to ETG turbulence. Measurements and analysis indicate electron gyro-scale fluctuations are present in a variety of NSTX plasma regimes, and the observed fluctuations are consistent with ETG turbulence. Additional results pertain to the ETG critical gradient, flow shear suppression of ETG turbulence, ETG-driven electron thermal transport, fluctuation magnitudes, and k-spectra. The measurements can be a challenging validation test for nonlinear gyrokinetic simulations.
机译：磁约束等离子体中的异常电子热传输阻碍了实现可行的磁聚变能的努力，并且对异常电子热传输的充分理解仍然难以捉摸。等离子体湍流的运动学仿真表明，电子温度梯度（ETG）湍流可能产生与实验相关的电子热传递。为了研究ETG湍流，在国家球形圆环实验（NSTX）上安装了一个集体散射系统。集体散射提供了具有空间和k空间定位的波动测量，而NSTX集体散射系统则测量了电子陀螺仪尺度上的波动。本文介绍了NSTX集体散射系统的设计和操作，并提出了与ETG湍流有关的波动测量，陀螺动力学计算和输运计算。测量和分析表明，在各种NSTX等离子体方案中都存在电子陀螺仪规模的波动，并且观察到的波动与ETG湍流一致。其他结果涉及ETG临界梯度，ETG湍流的流动剪切抑制，ETG驱动的电子热传递，波动幅度和k谱。对于非线性陀螺动力学仿真，这些测量可能是一项具有挑战性的验证测试。

著录项

  • 作者

    Smith, David Ryan.;

  • 作者单位

    Princeton University.;

  • 授予单位 Princeton University.;
  • 学科 Physics Fluid and Plasma.;Energy.
  • 学位 Ph.D.
  • 年度 2009
  • 页码 129 p.
  • 总页数 129
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 等离子体物理学;能源与动力工程;
  • 关键词

  • 入库时间 2022-08-17 11:38:25

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