Two approaches associated with wall recycling have been performed in a small spherical tokamak device CPD (compact plasma wall interaction experimental device), that is, (1) demonstration of active particle recycling control, namely, 'active wall pumping' using a rotating poloidal limiter whose surface is continuously gettered by lithium and (2) a basic study of the key parameters which discriminates between 'wall pumping and fuelling'. For the former, active control of 'wall pumping' has been demonstrated during 50 kW RF current drive discharges whose pulse length is typically ∼300 ms. Although the rotating limiter is located at the outer board, as soon as the rotating drum is gettered with lithium, hydrogen recycling measured with Hα spectroscopy decreases by about a factor of 3 not only near the limiter but also in the centre stack region. Also, the oxygen impurity level measured with O II spectroscopy is reduced by about a factor of 3. As a consequence of the reduced recycling and impurity level, RF driven current has nearly doubled at the same vertical magnetic field. For the latter, global plasma wall interaction with plasma facing components in the vessel is studied in a simple torus produced by electron cyclotron waves with Ip < 1 kA. A static gas balance (pressure measurement) without external pumping systems has been performed to investigate the role of particle flux on a transition of 'wall fuelling' to 'wall pumping'. It is found that a critical particle flux exists to discriminate between them. Beyond the critical value, a large fraction (∼80%) of pressure drop ('wall pumping') is found, suggesting that almost all injected particles are retained in the wall. Below it, a significant pressure rise ('wall fuelling') is found, which indicates that particles are fuelled from the wall during/just after the discharge. Shot history effects (integrated particle recycling behaviour from the plasma facing surfaces) are seen on that the critical particle flux is reducing from 0.8 × 10−4 to ∼0.1 × 10−4 Torr during the experimental campaign (∼3000 shots). In the wall pumping pressure range the wall pumping fraction is reduced with increasing surface temperature up to 150 °C.
小型球状トカマク装置CPD（コンパクトプラズマ対向壁実験装置）において、壁リサイクリングに関連する2つのアプローチが実施された。すなわち、(1) リチウムによって表面が連続的にゲッタリングされた回転ポロイダルリミターを用いた、アクティブ粒子リサイクリング制御、すなわち「アクティブ壁ポンピング」の実証、および (2) 「壁ポンピングとフューエリング」を区別する主要パラメータの基礎研究である。前者については、パルス長が典型的に約300 msの50 kW RF電流駆動放電中に、「壁ポンピング」のアクティブ制御が実証された。回転リミターは外側ボードに配置されているが、回転ドラムがリチウムでゲッタリングされるとすぐに、Hα分光法で測定された水素リサイクリングは、リミター近傍だけでなくセンタースタック領域でも約3分の1に減少した。また、O II分光法で測定された酸素不純物レベルも約3分の1に低減された。リサイクリングと不純物レベルの低減の結果として、RF駆動電流は同じ垂直磁場でほぼ2倍になった。後者については、Ip < 1 kAの電子サイクロトロン波によって生成された単純トーラス装置において、容器内のプラズマ対向壁とのグローバルなプラズマ壁相互作用が研究された。外部ポンプシステムを用いない静的ガスバランス（圧力測定）が、「壁フューエリング」から「壁ポンピング」への遷移に対する粒子フラックスの役割を調査するために実施された。それらを区別する臨界粒子フラックスが存在することが見出された。臨界値を超えると、圧力降下の大部分（約80%）が「壁ポンピング」として見られ、注入された粒子のほぼすべてが壁に保持されることが示唆される。臨界値未満では、有意な圧力上昇（「壁フューエリング」）が見られ、放電中または放電直後に粒子が壁から供給されることを示している。ショット履歴効果（プラズマ対向壁からの積分粒子リサイクリング挙動）は、実験キャンペーン（約3000ショット）中に臨界粒子フラックスが0.8 × 10⁻⁴ Torrから約0.1 × 10⁻⁴ Torrへ減少することとして観測された。壁ポンピング圧力範囲では、壁ポンピング割合は表面温度が150 °Cまで上昇するにつれて減少した。