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Boundary ion temperatures and ion orbit losses in JET

H. Weisen, H. Bergsåker, D.J. Campbell, S.K. Erents, L.C.J.M. de Kock, G.M. McCracken, M.F. Stamp, D.D.R. Summers, P.R. Thomas, M. von Hellermann1991年被引用 32Nuclear FusionIF 3出版社

Ion and electron temperatures of up to 5 keV have been obtained within 10 cm of the last closed flux surface (LCFS) in hot ion H-modes with 18 MW of neutral beam heating. The ion temperature profiles appear to have 'pedestals' which scale with power per particle, Ti(a) ⪅ P(a)/ne(0.9a) [keV, MW/1019 m−3], in H-modes. In L-modes the pedestal temperatures are an order of magnitude lower. This difference can be explained by the one order of magnitude difference in particle residence time in the two confinement modes. In H-modes, the resulting pressure 'pedestals' contribute typically 40% (up to 5 MJ) to the plasma stored energy, accounting for about half of the confinement improvement compared with the L-mode. The remaining improvement occurs across the entire plasma, but most notably in the periphery. There is ample evidence that ions with energies in the keV range escape to and beyond the LCFS and account for most of the loss power in the ion channel. This evidence includes results from energy discriminating probes in the scrape-off layer and the analysis of the characteristics of the heat strike zones in the X-point configuration. The observed boundary ion temperatures have far reaching implications for fusion reactivity, power handling, wall erosion and impurity production in reactor conditions. They suggest that it is possible to bring the entire volume of a reactor plasma to thermonuclear temperatures, with a considerable boost to the overall thermonuclear reactivity.

日本語訳

閉鎖磁気面(LCFS)から10cm以内で、最大5keVのイオン温度と電子温度が、18MWの中性粒子加熱による高温イオンHモードにおいて得られた。イオン温度分布は、Hモードにおいて、粒子当たりのパワー、Ti(a) ⪅ P(a)/ne(0.9a) [keV, MW/10^19 m^-3] に比例する「ペデスタル」を示す。Lモードでは、ペデスタル温度は約1桁低い。この差は、2つの閉じ込めモードにおける粒子滞留時間の約1桁の差によって説明できる。Hモードでは、結果として生じる圧力「ペデスタル」は、プラズマ蓄積エネルギーの典型的に40%(最大5MJ)を占め、Lモードと比較した閉じ込め改善の約半分を説明する。残りの改善はプラズマ全体にわたって生じるが、特に周辺部で顕著である。keV領域のエネルギーを持つイオンがLCFSを越えて逃散し、イオンチャネルにおける損失パワーの大部分を占めるという十分な証拠がある。この証拠には、スクレイプオフ層におけるエネルギー分解プローブの結果や、Xポイント配位における熱流束到達領域の特性解析が含まれる。観測された境界イオン温度は、核融合反応率、熱負荷処理、壁材料の損耗、不純物生成に対して重要な影響を及ぼす。これらの結果は、炉心プラズマ全体を熱核融合温度に到達させることが可能であり、全体の熱核融合反応率を大幅に向上させ得ることを示唆している。

装置

jet高精度(タイトル一致)

wiki

JET
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