The heat flux patterns measured in low-collisionality DIII-D H-mode plasmas strongly deviate from simultaneously measured CII emission patterns, used as indicator of particle flux, during applied resonant magnetic perturbations. While the CII emission clearly shows typical striations, which are similar to magnetic footprint patterns obtained from vacuum field line tracing, the heat flux is usually dominated by one large peak at the strike point position. The vacuum approximation, which only considers applied magnetic fields and neglects plasma response and plasma effects, cannot explain the shape of the observed heat flux pattern. One possible explanation is the effect of particle drifts. This is included in the field line equations and the results are discussed with reference to the measurement. Electrons and ions show different drift motions at thermal energy levels in a guiding center approximation. While electrons hardly deviate from the field lines, ions can drift several centimetres away from field line flux surfaces. A model is presented in which an ion heat flux, based on the ion drift motion from various kinetic energies as they contribute to a thermal Maxwellian distribution, is calculated. The simulated heat flux is directly compared to measurements with a varying edge safety factor q95. This analysis provides evidence for the dominate effect of high-energy ions in carrying heat from the plasma inside the separatrix to the target. High-energy ions are deposited close to the unperturbed strike line, while low-energy ions can travel into the striated magnetic topology.

1.
H.
Zohm
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
38
,
1213
(
1996
).
2.
ITER Physics Basis Editors
,
ITER Physics Expert Group Chairs and Co-Chairs, and ITER Joint Central Team and Physics Integration Unit
,
Nucl. Fusion
39
,
2137
(
1999
).
3.
A.
Loarte
,
G.
Saibene
,
R.
Sartori
,
D.
Campbell
,
M.
Becoulet
,
L.
Horton
,
T.
Eich
,
A.
Herrmann
,
G.
Matthews
,
N.
Asakura
,
A.
Chankin
,
A.
Leonard
,
G.
Porter
,
G.
Federici
,
G.
Janeschitz
,
M.
Shimada
, and
M.
Sugihara
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
45
,
1549
(
2003
).
4.
T. E.
Evans
,
R. A.
Moyer
,
K. H.
Burrell
,
M. E.
Fenstermacher
,
I.
Joseph
,
A. W.
Leonard
,
T. H.
Osborne
,
G. D.
Porter
,
M. J.
Schaffer
,
P. B.
Snyder
,
P. R.
Thomas
,
W. P.
West
, and
J. G.
Watkins
,
Nat. Phys.
2
,
419
(
2006
).
5.
O.
Schmitz
,
T. E.
Evans
,
M. E.
Fenstermacher
,
A.
McLean
,
J.
Boedo
,
N. H.
Brooks
,
H.
Frerichs
,
M.
Jakubowski
,
R.
Laengner
,
C. L.
Lasnier
,
A.
Loarte
,
R. A.
Moyer
,
D.
Orlov
,
H.
Reimerdes
,
D.
Reiter
,
U.
Samm
,
H.
Stoschus
,
E. A.
Unterberg
,
J. G.
Watkins
, and DIII-D and TEXTOR Teams,
J. Nucl. Mater.
415
,
S886
S893
(
2011
).
6.
R.
Balescu
,
Matter out of Equilibrium
(
Imperial College Press
,
London
,
1977
).
7.
R.
Balescu
,
Aspects of Anomalous Transport in Plasmas
(
Institute of Physics Publishing
,
Bristol
,
2005
).
8.
K. H.
Finken
,
S. S.
Abdullaev
,
W.
Biel
,
M. F. M.
de Bock
,
C.
Busch
,
E.
Farshi
,
M.
von Hellermann
,
G. M. D.
Hogeweij
,
M.
Jakubowski
,
R.
Jaspers
,
H. R.
Koslowski
,
A.
Kraemer-Flecken
,
A.
Lazaros
,
M.
Lehnen
,
Y.
Liang
,
A.
Nicolai
,
O.
Schmitz
,
B.
Unterberg
,
E.
Westerhof
,
R.
Wolf
,
O.
Zimmermann
,
M.
de Baar
,
G.
Bertschinger
,
S.
Brezinsek
,
I. G. J.
Classen
,
A. J. H.
Donné
,
H. G.
Esser
,
H.
Gerhauser
,
B.
Giesen
,
D.
Harting
,
J. A.
Hoekzema
,
P. W.
Huettemann
,
S.
Jachmich
,
K.
Jakubowska
,
D.
Kalupin
,
F.
Kelly
,
Y.
Kikuchi
,
A.
Kirschner
,
R.
Koch
,
M.
Korten
,
A.
Kreter
,
J.
Krom
,
U.
Kruezi
,
A.
Litnovsky
,
X.
Loozen
,
N. J. L.
Cardozo
,
A.
Lyssoivan
,
O.
Marchuk
,
P.
Mertens
,
A.
Messiaen
,
O.
Neubauer
,
V.
Philipps
,
A.
Pospieszczyk
,
D.
Reiser
,
D.
Reiter
,
A. L.
Rogister
,
T. V.
Rompuy
,
A.
Savtchkov
,
U.
Samm
,
R. P.
Schorn
,
F. C.
Schueller
,
B.
Schweer
,
G.
Sergienko
,
K. H. G.
Telesca
,
M.
Tokar
,
G. V.
Oost
,
R.
Uhlemann
,
G. V.
Wassenhove
,
R.
Weynants
,
S.
Wiesen
, and
Y.
Xu
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
46
,
B143
B155
(
2004
).
9.
M.
Lehnen
,
S.
Abdullaev
,
W.
Biel
,
M. F. M.
de Bock
,
S.
Brezinsek
,
C.
Busch
,
I.
Classen
,
K. H.
Finken
,
M.
von Hellermann
,
S.
Jachmich
,
M.
Jakubowski
,
R.
Jaspers
,
H. R.
Koslowski
,
A.
Krämer-Flecken
,
Y.
Kikuchi
,
Y.
Liang
,
A.
Nicolai
,
A.
Pospieszczyk
,
T. V.
Rompuy
,
U.
Samm
,
O.
Schmitz
,
G.
Sergienko
,
B.
Unterberg
,
R.
Wolf
,
O.
Zimmermann
, and TEXTOR Team,
Plasma Phys. Controlled Fusion
47
,
B237
B248
(
2005
).
10.
M. W.
Jakubowski
,
S. S.
Abdullaev
,
K. H.
Finken
,
M.
Lehnen
, and TEXTOR Team,
J. Nucl. Mater.
337–339
,
176
(
2005
).
11.
M. W.
Jakubowski
,
A.
Wingen
,
S. S.
Abdullaev
,
K. H.
Finken
,
M.
Lehnen
,
K. H.
Spatschek
,
R. C.
Wolf
, and TEXTOR Team,
J. Nucl. Mater.
363–365
,
371
(
2007
).
12.
A.
Wingen
,
M. W.
Jakubowski
,
K. H.
Spatschek
,
S. S.
Abdullaev
,
K. H.
Finken
,
M.
Lehnen
, and TEXTOR Team,
Phys. Plasmas
14
,
042502
(
2007
).
13.
O.
Schmitz
,
D.
Harting
,
S. S.
Abdullaev
,
S.
Brezinsek
,
K. H.
Finken
,
H.
Frerichs
,
M.
Jakubowski
,
M.
Lehnen
,
X.
Loozen
,
P.
Mertens
,
D.
Reiter
,
U.
Samm
,
B.
Schweer
,
G.
Sergienko
,
M. Z.
Tokar
,
B.
Unterberg
,
R. C.
Wolf
, and TEXTOR Team,
J. Nucl. Mater.
363–365
,
680
(
2007
).
14.
D.
Harting
,
D.
Reiter
,
Y.
Feng
,
O.
Schmitz
,
D.
Reiser
, and
H.
Frerichs
,
Contrib. Plasma Phys.
48
,
99
(
2008
).
15.
H.
Stoschus
,
M.
Lehnen
,
O.
Schmitz
,
D.
Reiser
,
B.
Unterberg
,
U.
Samm
, and TEXTOR Team,
Nucl. Fusion
53
,
012001
(
2013
).
16.
H.
Stoschus
,
O.
Schmitz
,
B.
Unterberg
,
M. W.
Jakubowski
,
H.
Frerichs
,
U.
Kruezi
,
D.
Reiter
, and
U.
Samm
,
J. Nucl. Mater.
415
,
S923
(
2011
).
17.
D.
Reiser
and
D.
Chandra
,
Phys Plasmas
16
,
042317
(
2009
).
18.
J.
Wesson
,
Tokamaks
(
Clarendon Press
,
Oxford
,
2004
).
19.
A.
Wingen
,
S. S.
Abdullaev
,
K. H.
Finken
, and
K. H.
Spatschek
,
Nucl. Fusion
46
,
941
(
2006
).
20.
T. E.
Evans
,
R. A.
Moyer
, and
P.
Monat
,
Phys. Plasmas
9
,
4957
(
2002
).
21.
R. K. W.
Roeder
,
B. I.
Rapoport
, and
T. E.
Evans
,
Phys Plasmas
10
,
3796
(
2003
).
22.
T. E.
Evans
,
R. K.
Roeder
,
J. A.
Carter
,
B. I.
Rapoport
,
M. E.
Fenstermacher
, and
C. J.
Lasnier
,
J. Phys.: Conf. Ser.
7
,
174
(
2005
).
23.
A.
Wingen
,
T. E.
Evans
, and
K. H.
Spatschek
,
Phys. Plasmas
16
,
042504
(
2009
).
24.
O.
Sauter
,
C.
Angioni
, and
Y. R.
Lin-Liu
,
Phys. Plasmas
6
,
2834
(
1999
).
25.
J.-W.
Ahn
,
J. M.
Canik
,
V. A.
Soukhanovskii
,
R.
Maingi
, and
D. J.
Battaglia
,
Nucl. Fusion
50
,
045010
(
2010
).
26.
J.-W.
Ahn
,
R.
Maingi
,
J. M.
Canik
,
A. G.
McLean
,
J. D.
Lore
,
J.-K.
Park
,
V. A.
Soukhanovskii
,
T. K.
Gray
, and
A. L.
Roquemore
,
Phys Plasmas
18
,
056108
(
2011
).
27.
I.
Joseph
,
T.
Evans
,
A.
Runov
,
M.
Fenstermacher
,
M.
Groth
,
S.
Kasilov
,
C.
Lasnier
,
R.
Moyer
,
G.
Porter
,
M.
Schaffer
,
R.
Schneider
, and
J.
Watkins
,
Nucl. Fusion
48
,
045009
(
2008
).
28.
H.
Frerichs
,
D.
Reiter
,
O.
Schmitz
,
T. E.
Evans
, and
Y.
Feng
,
Nucl. Fusion
50
,
034004
(
2010
).
29.
O.
Schmitz
,
T. E.
Evans
,
M. E.
Fenstermacher
,
H.
Frerichs
,
M. W.
Jakubowski
,
M. J.
Schaffer
,
A.
Wingen
,
W. P.
West
,
N.
Brooks
,
K. H.
Burrell
,
J.
deGrassie
,
Y.
Feng
,
K. H.
Finken
,
P.
Gohil
,
M.
Groth
,
I.
Joseph
,
C. J.
Lasnier
,
M.
Lehnen
,
A. W.
Leonard
,
S.
Mordijck
,
R. A.
Moyer
,
A.
Nicolai
,
T.
Osborne
,
D.
Reiter
,
U.
Samm
,
K. H.
Spatschek
,
H.
Stoschus
,
B.
Unterberg
,
E. A.
Unterberg
,
J. G.
Watkins
,
R.
Wolf
, and DIII-D and TEXTOR Teams,
Plasma Phys. Controlled Fusion
50
,
124029
(
2008
).
30.
O.
Schmitz
,
T. E.
Evans
,
M. E.
Fenstermacher
,
E. A.
Unterberg
,
M. E.
Austin
,
B. D.
Bray
,
N. H.
Brooks
,
H.
Frerichs
,
M.
Groth
,
M. W.
Jakubowski
,
C. J.
Lasnier
,
M.
Lehnen
,
A. W.
Leonard
,
S.
Mordijck
,
R. A.
Moyer
,
T. H.
Osborne
,
D.
Reiter
,
U.
Samm
,
M. J.
Schaffer
,
B.
Unterberg
,
W. P.
West
, and DIII-D and TEXTOR Research Teams,
Phys. Rev. Lett.
103
,
165005
(
2009
).
31.
O.
Schmitz
,
T. E.
Evans
,
M. E.
Fenstermacher
,
M.
Lehnen
,
H.
Stoschus
,
E. A.
Unterberg
,
J. W.
Coenen
,
H.
Frerichs
,
M. W.
Jakubowski
,
R.
Laengner
,
C. L.
Lasnier
,
S.
Mordijck
,
R. A.
Moyer
,
T. H.
Osborne
,
H.
Reimerdes
,
D.
Reiter
,
U.
Samm
,
B.
Unterberg
, and DIII-D and TEXTOR Teams,
Nucl. Fusion
52
,
043005
(
2012
).
32.
M. W.
Jakubowski
,
T. E.
Evans
,
M. E.
Fenstermacher
,
M.
Groth
,
C. J.
Lasnier
,
A. W.
Leonard
,
O.
Schmitz
,
J. G.
Watkins
,
T.
Eich
,
W.
Fundamenski
,
R. A.
Moyer
,
R. C.
Wolf
,
L. B.
Baylor
,
J. A.
Boedo
,
K. H.
Burrell
,
H.
Frerichs
,
J. S.
deGrassie
,
P.
Gohil
,
I.
Joseph
,
S.
Mordijck
,
M.
Lehnen
,
C. C.
Petty
,
R. I.
Pinsker
,
D.
Reiter
,
T. L.
Rhodes
,
U.
Samm
,
M. J.
Schaffer
,
P. B.
Snyder
,
H.
Stoschus
,
T.
Osborne
,
B.
Unterberg
,
E.
Unterberg
, and
W. P.
West
,
Nucl. Fusion
49
,
095013
(
2009
).
33.
J. G.
Watkins
,
T. E.
Evans
,
M.
Jakubowski
,
R. A.
Moyer
,
O.
Schmitz
,
A.
Wingen
,
M. E.
Fenstermacher
,
I.
Joseph
,
C. J.
Lasnier
, and
D. L.
Rudakov
,
J. Nucl. Mater.
390–391
,
839
842
(
2009
).
34.
A.
Wingen
,
T. E.
Evans
, and
K. H.
Spatschek
,
Nucl. Fusion
49
,
055027
(
2009
).
35.
H.
Frerichs
,
D.
Reiter
,
O.
Schmitz
,
P.
Cahyna
,
T. E.
Evans
,
Y.
Feng
, and
E.
Nardon
,
Phys Plasmas
19
,
052507
(
2012
).
36.
S. S.
Abdullaev
,
A.
Wingen
, and
K. H.
Spatschek
,
Phys. Plasmas
13
,
042509
(
2006
).
37.
P. C.
Stangeby
,
The Plasma Boundary of Magnetic Fusion Devices
(
Institute of Physics Publishing
,
2000
).
38.
A.
Wingen
and
K. H.
Spatschek
,
Phys. Plasmas
15
,
052305
(
2008
).
39.
A.
Wingen
and
K. H.
Spatschek
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
185002
(
2009
).
40.
A.
Wingen
and
K. H.
Spatschek
,
Nucl. Fusion
50
,
034009
(
2010
).
You do not currently have access to this content.