A dimensionless collisionality scan has been performed in H-mode plasmas on DIII-D tokamak, with detailed measurements of intermediate-to-high wavenumber turbulence using Doppler backscattering systems. It is found that the shorter wavelength turbulence develops into spatially asymmetric turbulent structures with a long-radial-range correlation (LRRC) in the mid-radius region of high collisionality discharges. Linear cgyro simulations indicate that the underlying turbulence is likely driven by the electron-temperature-gradient mode. The LRRC transport events are highly intermittent and show a power spectrum of S n ̃ ( k ) k 1 for density fluctuations, which is often associated with self-organized criticality. The magnitude and the radial scale of those turbulent structures increase significantly when the E r × B mean flow shearing rate decreases at higher collisionality. The enhanced LRRC transport events appear to be correlated with the degraded energy confinement time. The emergence of such LRRC transport events may serve as a candidate explanation for the degrading nature of H-mode core plasma confinement at high collisionality.

1.
P. C.
Liewer
,
Nucl. Fusion
25
,
543
(
1985
).
2.
A. J.
Wootton
,
B. A.
Carreras
,
H.
Matsumoto
,
K.
McGuire
,
W. A.
Peebles
,
C. P.
Ritz
,
P. W.
Terry
, and
S. J.
Zweben
,
Phys. Fluids B
2
,
2879
(
1990
).
3.
E. J.
Doyle
,
W. A.
Houlberg
,
Y.
Kamada
,
V.
Mukhovatov
,
T. H.
Osborne
,
A.
Polevoi
,
G.
Bateman
,
J. W.
Connor
,
J. G.
Cordey
,
T.
Fujita
,
X.
Garbet
,
T. S.
Hahm
,
L. D.
Horton
,
A. E.
Hubbard
,
F.
Imbeaux
,
F.
Jenko
,
J. E.
Kinsey
,
Y.
Kishimoto
,
J.
Li
,
T. C.
Luce
,
Y.
Martin
,
M.
Ossipenko
,
V.
Parail
,
A.
Peeters
,
T. L.
Rhodes
,
J. E.
Rice
,
C. M.
Roach
,
V.
Rozhansky
,
F.
Ryter
,
G.
Saibene
,
R.
Sartori
,
A. C. C.
Sips
,
J. A.
Snipes
,
M.
Sugihara
,
E. J.
Synakowski
,
H.
Takenaga
,
T.
Takizuka
,
K.
Thomsen
,
M. R.
Wade
,
H. R.
Wilson
,
I. T. P. T. Group, I. C. Database, I. M. T. Group, and ITPA Pedestal and Edge Topical Group,
Nucl. Fusion
47
,
S18
(
2007
).
4.
T. C.
Luce
,
C. C.
Petty
, and
J. G.
Cordey
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
50
,
043001
(
2008
).
5.
C. C.
Petty
,
T. C.
Luce
,
K. H.
Burrell
,
S. C.
Chiu
,
J. S.
deGrassie
,
C. B.
Forest
,
P.
Gohil
,
C. M.
Greenfield
,
R. J.
Groebner
,
R. W.
Harvey
,
R. I.
Pinsker
,
R.
Prater
,
R. E.
Waltz
,
R. A.
James
, and
D.
Wròblewski
,
Phys. Plasmas
2
,
2342
(
1995
).
6.
J. G.
Cordey
,
B.
Balet
,
D.
Campbell
,
C. D.
Challis
,
J. P.
Christiansen
,
J.
Ehrenberg
,
R.
Giannella
,
C.
Gormezano
,
C.
Gowers
,
J.
de Haas
,
P.
Harbour
,
C.
Lowry
,
P.
Nielsen
,
L.
Porte
,
E.
Righi
,
G. R.
Saibene
,
D. F. H.
Start
,
M.
Stamp
,
P. M.
Stubberfield
,
K.
Thomsen
, and
M. V.
Hellermann
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
38
,
1237
(
1996
).
7.
M.
Greenwald
,
J.
Schachter
,
W.
Dorland
,
R.
Granetz
,
A.
Hubbard
,
J.
Rice
,
J. A.
Snipes
,
P.
Stek
, and
S.
Wolfe
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
40
,
789
(
1998
).
8.
C. C.
Petty
and
T. C.
Luce
,
Phys. Plasmas
6
,
909
(
1999
).
9.
K.-D.
Zastrow
,
J. M.
Adams
,
Y.
Baranov
,
P.
Belo
,
L.
Bertalot
,
J. H.
Brzozowski
,
C. D.
Challis
,
S.
Conroy
,
M.
de Baar
,
P.
de Vries
,
P.
Dumortier
,
J.
Ferreira
,
L.
Garzotti
,
T. C.
Hender
,
E.
Joffrin
,
V.
Kiptily
,
J.
Mailloux
,
D. C.
McDonald
,
R.
Neu
,
M.
O'Mullane
,
M. F. F.
Nave
,
J.
Ongena
,
S.
Popovichev
,
M.
Stamp
,
J.
Stober
,
D.
Stork
,
I.
Voitsekhovitch
,
M.
Valovič
,
H.
Weisen
,
A. D.
Whiteford
,
A.
Zabolotsky
, and
J. E.
Contributors
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
46
,
B255
(
2004
).
10.
C. C.
Petty
,
T. C.
Luce
,
D. C.
McDonald
,
J.
Mandrekas
,
M. R.
Wade
,
J.
Candy
,
J. G.
Cordey
,
V.
Drozdov
,
T. E.
Evans
,
J. R.
Ferron
,
R. J.
Groebner
,
A. W.
Hyatt
,
G. L.
Jackson
,
R. J.
La Haye
,
T. H.
Osborne
, and
R. E.
Waltz
,
Phys. Plasmas
11
,
2514
(
2004
).
11.
J. P.
Christiansen
and
J. G.
Cordey
,
Nucl. Fusion
38
,
1757
(
1998
).
12.
Z.
Lin
,
T. S.
Hahm
,
W. W.
Lee
,
W. M.
Tang
, and
P. H.
Diamond
,
Phys. Rev. Lett.
83
,
3645
(
1999
).
13.
S.
Mordijck
,
T. L.
Rhodes
,
L.
Zeng
,
A.
Salmi
,
T.
Tala
,
C. C.
Petty
,
G. R.
McKee
,
R.
Reksoatmodjo
,
F.
Eriksson
,
E.
Fransson
, and
H.
Nordman
,
Nucl. Fusion
60
,
066019
(
2020
).
14.
W.
Guttenfelder
,
J.
Candy
,
S. M.
Kaye
,
W. M.
Nevins
,
E.
Wang
,
R. E.
Bell
,
G. W.
Hammett
,
B. P.
LeBlanc
,
D. R.
Mikkelsen
, and
H.
Yuh
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
155004
(
2011
).
15.
G. J.
Colyer
,
A. A.
Schekochihin
,
F. I.
Parra
,
C. M.
Roach
,
M. A.
Barnes
,
Y.-c.
Ghim
, and
W.
Dorland
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
59
,
055002
(
2017
).
16.
J. L.
Luxon
,
Nucl. Fusion
42
,
614
(
2002
).
17.
C. C.
Petty
,
J. E.
Kinsey
,
C. T.
Holcomb
,
J. C.
DeBoo
,
E. J.
Doyle
,
J. R.
Ferron
,
A. M.
Garofalo
,
A. W.
Hyatt
,
G. L.
Jackson
,
T. C.
Luce
,
M.
Murakami
,
P. A.
Politzer
, and
H.
Reimerdes
,
Nucl. Fusion
56
,
016016
(
2015
).
18.
D.
Eldon
,
B. D.
Bray
,
T. M.
Deterly
,
C.
Liu
,
M.
Watkins
,
R. J.
Groebner
,
A. W.
Leonard
,
T. H.
Osborne
,
P. B.
Snyder
,
R. L.
Boivin
, and
G. R.
Tynan
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
10E343
(
2012
).
19.
C.
Chrystal
,
K. H.
Burrell
,
B. A.
Grierson
,
S. R.
Haskey
,
R. J.
Groebner
,
D. H.
Kaplan
, and
A.
Briesemeister
,
Rev. Sci. Instrum.
87
,
11E512
(
2016
).
20.
R. J.
Groebner
,
K. H.
Burrell
, and
R. P.
Seraydarian
,
Phys. Rev. Lett.
64
,
3015
(
1990
).
21.
D.
Wróblewski
and
L. L.
Lao
,
Rev. Sci. Instrum.
63
,
5140
(
1992
).
22.
L. L.
Lao
,
J. R.
Ferron
,
R. J.
Groebner
,
W.
Howl
,
H. S.
John
,
E. J.
Strait
, and
T. S.
Taylor
,
Nucl. Fusion
30
,
1035
(
1990
).
23.
O.
Meneghini
,
S. P.
Smith
,
L. L.
Lao
,
O.
Izacard
,
Q.
Ren
,
J. M.
Park
,
J.
Candy
,
Z.
Wang
,
C. J.
Luna
,
V. A.
Izzo
,
B. A.
Grierson
,
P. B.
Snyder
,
C.
Holland
,
J.
Penna
,
G.
Lu
,
P.
Raum
,
A.
McCubbin
,
D. M.
Orlov
,
E. A.
Belli
,
N. M.
Ferraro
,
R.
Prater
,
T. H.
Osborne
,
A. D.
Turnbull
,
G. M.
Staebler
, and
T. A. Team,
Nucl. Fusion
55
,
083008
(
2015
).
24.
G. R.
McKee
,
R. J.
Fonck
,
M. W.
Shafer
,
I. U.
Uzun-Kaymak
, and
Z.
Yan
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
10D741
(
2010
).
25.
W. A.
Peebles
,
T. L.
Rhodes
,
J. C.
Hillesheim
,
L.
Zeng
, and
C.
Wannberg
,
Rev. Sci. Instrum.
81
,
10D902
(
2010
).
26.
A. P.
Smirnov
and
R. W.
Harvey
, GENRAY Code, see https://www.compxco.com/genray.html.
27.
E. Z.
Gusakov
and
A. Y.
Popov
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
46
,
1393
(
2004
).
28.
T.
Happel
,
T.
Görler
,
P.
Hennequin
,
C.
Lechte
,
M.
Bernert
,
G. D.
Conway
,
S. J.
Freethy
,
C.
Honoré
,
J. R.
Pinzón
,
U.
Stroth
, and
T. A. U. Team,
Plasma Phys. Controlled Fusion
59
,
054009
(
2017
).
29.
J. R.
Pinzón
,
T.
Happel
,
E.
Blanco
,
G. D.
Conway
,
T.
Estrada
, and
U.
Stroth
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
59
,
035005
(
2017
).
30.
A.
Pankin
,
D.
McCune
,
R.
Andre
,
G.
Bateman
, and
A.
Kritz
,
Comput. Phys. Commun.
159
,
157
(
2004
).
31.
K.
Barada
,
T. L.
Rhodes
,
S. R.
Haskey
,
R.
Groebner
,
A.
Diallo
,
S.
Banerjee
,
L.
Zeng
,
Z.
Yan
,
J.
Chen
,
F.
Laggner
, and
G.
Wang
,
Nucl. Fusion
61
,
126037
(
2021
).
32.
P. H.
Diamond
and
T. S.
Hahm
,
Phys. Plasmas
2
,
3640
(
1995
).
33.
P.
Bak
,
C.
Tang
, and
K.
Wiesenfeld
,
Phys. Rev. Lett.
59
,
381
(
1987
).
34.
J.
Candy
,
E. A.
Belli
, and
R. V.
Bravenec
,
J. Comput. Phys.
324
,
73
(
2016
).
35.
W.
Dorland
,
F.
Jenko
,
M.
Kotschenreuther
, and
B. N.
Rogers
,
Phys. Rev. Lett.
85
,
5579
(
2000
).
36.
F.
Jenko
,
W.
Dorland
,
M.
Kotschenreuther
, and
B. N.
Rogers
,
Phys. Plasmas
7
,
1904
(
2000
).
37.
P. A.
Politzer
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
1192
(
2000
).
38.
M. J.
Choi
,
H.
Jhang
,
J.-M.
Kwon
,
J.
Chung
,
M.
Woo
,
L.
Qi
,
S.
Ko
,
T.-S.
Hahm
,
H. K.
Park
,
H.-S.
Kim
,
J.
Kang
,
J.
Lee
,
M.
Kim
,
G. S.
Yun
, and
K. Team,
Nucl. Fusion
59
,
086027
(
2019
).
39.
A.
Köhn
,
L.
Guidi
,
E.
Holzhauer
,
O.
Maj
,
E.
Poli
,
A.
Snicker
, and
H.
Weber
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
60
,
075006
(
2018
).
40.
O.
Chellaï
,
S.
Alberti
,
M.
Baquero-Ruiz
,
I.
Furno
,
T.
Goodman
,
F.
Manke
,
G.
Plyushchev
,
L.
Guidi
,
A.
Koehn
,
O.
Maj
,
E.
Poli
,
K.
Hizanidis
,
L.
Figini
, and
D.
Ricci
,
Phys. Rev. Lett.
120
,
105001
(
2018
).
41.
M. W.
Brookman
,
M. E.
Austin
,
C. C.
Petty
,
R. J.
La Haye
,
K.
Barada
,
T. L.
Rhodes
,
Z.
Yan
,
A.
Köhn
,
M. B.
Thomas
,
J.
Leddy
, and
R. G. L.
Vann
,
Phys. Plasmas
28
,
042507
(
2021
).
You do not currently have access to this content.