The effect of periodic toroidal field (TF) ripple on ion confinement has been studied in the ISX-B tokamak by comparing neutral-beam-heated plasma performance with 9 and 18 TF coils. Three ripple physics issues were treated by these experiments: (1) enhanced ion thermal conductivity, (2) enhanced loss of energetic ions, and (3) ripple damping of beam-induced toroidal plasma rotation, which may affect the plasma losses. Under a wide variety of plasma conditions, ripple reduced the central-ion temperature by a factor of approximately two (600 eV → 300 eV). Ion temperature was found to be nearly independent of applied neutral-beam power in the large ripple configuration (9 TF coils). These results are shown to be in reasonable agreement with theoretical models of ripple transport. Charge-exchange measurements of the fast-neutral flux indicated no loss of fast passing ions due to ripple, but a large depletion of the fast ions trapped in local ripple wells, as expected theoretically. The central toroidal rotation velocity was reduced by a factor of six by ripple, yielding a momentum confinement time substantially less (factor of about seven) than that expected from standard theoretical expressions for ripple-enhanced ion viscosity.
トロイダル磁場リップルがイオン閉じ込めに及ぼす影響が、9個および18個のトロイダル磁場コイルを用いた中性粒子ビーム加熱プラズマの性能比較により、ISX-Bトカマクにおいて研究された。これらの実験では、3つのリップル物理問題が扱われた：(1) 増大したイオン熱伝導率、(2) 高エネルギーイオンの損失増大、および (3) プラズマ損失に影響を及ぼし得るビーム誘起プラズマ回転のリップル減衰。多様なプラズマ条件下で、リップルは中心イオン温度を約2倍（600 eV → 300 eV）低下させた。イオン温度は、大型リップル配位（9個のトロイダル磁場コイル）において印加中性粒子ビーム出力にほぼ依存しないことが見出された。これらの結果は、リップル輸送の理論モデルと合理的に一致することが示された。電荷交換測定による高速中性粒子束は、リップルによる高速通過イオンの損失がないことを示したが、局所リップル井戸内の高速捕捉イオンの大きな減少が理論的に予想される通り観測された。中心トロイダル回転速度はリップルにより約6倍低下し、運動量閉じ込め時間は、リップル増大イオン粘性に関する標準的な理論式から予想される値よりも大幅に短い（約7倍）ことが示された。