Results are presented for multiple deuterium pellet injection into both the Ohmic phase and the beam heated phase of Doublet III discharges. Pellet injection experiments were carried out using an injector, built at Oak Ridge National Laboratory, which has the capability of firing up to 40 hydrogen or deuterium pellets per second at a speed of 800 m·s−1. For the deuterium pellets used in this experiment, one pellet raises the line average density to 1.3 × 1013 cm−3. In the Ohmic phase, the pellets penetrate deep into the plasma, but with 2.2 MW of neutral beam heating they penetrate only half as deep. This difference is mostly due to the increased ablation in the outer 25% of the plasma during beam heating. Ablation calculations using the neutral shielding model agree well with experimental results during Ohmic heating, but they predict a shallower pellet penetration than is actually observed during neutral beam heating. About 90–100% of the pellet mass can be accounted for after injection. Electron temperature profile relaxation accompanies pellet injection, but on a time-scale that is shorter than the pellet lifetime. A transient increase in the energy confinement time τE is possible, provided pellet penetration is sufficient to sustain a peaked density profile. In discharges with one or more multifractured pellets, which ablate rapidly at the plasma edge and thus broaden the density profile, no increase in τE is seen. These results indicate that continuous τE improvement may be possible if a peaked density profile can be maintained by sustained deep pellet penetration.
複数の重水素ペレット入射を、Doublet III放電のオーミック加熱位相とビーム加熱位相の両方に対して行った結果を示す。ペレット入射実験は、オークリッジ国立研究所で製作された入射装置を用いて実施された。この入射装置は、毎秒最大40個の水素または重水素ペレットを800 m·s−1の速度で発射する能力を有する。本実験で使用した重水素ペレットでは、1個のペレットにより線平均密度が1.3 × 1013 cm−3まで上昇する。オーミック加熱位相では、ペレットはプラズマ深部まで侵入するが、2.2 MWの中性ビーム加熱時には、その深さは半分に過ぎない。この差は、主にビーム加熱中のプラズマ外側25%におけるアブレーションの増加によるものである。中性遮蔽モデルを用いたアブレーション計算は、オーミック加熱中の実験結果とよく一致するが、中性ビーム加熱中に実際に観測されるペレット侵入深さよりも浅い侵入を予測する。入射後、ペレット質量の約90〜100%が確認できる。電子温度分布の緩和がペレット入射に伴って生じるが、その時間スケールはペレットの寿命よりも短い。エネルギー閉じ込め時間τEの一時的な増加は、ペレットの侵入がピーク化した密度分布を維持するのに十分である場合に可能となる。1個または複数の多重破砕ペレットを含む放電では、これらはプラズマ端で急速にアブレーションして密度分布を広げるため、τEの増加は見られない。これらの結果は、持続的な深部ペレット侵入によってピーク化した密度分布を維持できれば、連続的なτE改善が可能であることを示している。