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Overview of transport, fast particle and heating and current drive physics using tritium in JET plasmas

D. Stork, Yu. Baranov, P. Belo, L. Bertalot, D. Borba, J.H. Brzozowski, C.D. Challis, D. Ciric, S. Conroy, M. de Baar2005年被引用 31Nuclear FusionIF 3出版社

Results are presented from the JET Trace Tritium Experimental (TTE) campaign using minority tritium (T) plasmas (nT/nD < 3%). Thermal tritium particle transport coefficients (DT, vT) are found to exceed neo-classical values in all regimes, except in ELMy H-modes at high densities and in the region of internal transport barriers (ITBs) in reversed shear plasmas. In ELMy H-mode dimensionless parameter scans, at q95 ∼ 2.8 and triangularity δ = 0.2, the T particle transport scales in a gyro-Bohm manner in the inner plasma (r/a < 0.4), whilst the outer plasma particle transport scaling is more Bohm-like. Dimensionless parameter scans show contrasting behaviour for the trace particle confinement (increases with collisionality, ν* and β) and bulk energy confinement (decreases with ν* and is independent of β). In an extended ELMy H-mode data set, with ρ*, ν*, β and q varied but with neo-classical tearing modes (NTMs) either absent or limited to weak, benign core modes (4/3 or above), the multiparameter fit to the normalized diffusion coefficient in the outer plasma (0.65 < r/a < 0.8) gives DT/Bϕ ∼ ρ*2.46ν*−0.23β−1.01q2.03. In hybrid scenarios (qmin ∼ 1, low positive shear, no sawteeth), the T particle confinement is found to scale with increasing triangularity and plasma current. Comparing regimes (ELMy H-mode, ITB plasma and hybrid scenarios) in the outer plasma region, a correlation of high values of DT with high values of vT is seen. The normalized diffusion coefficients for the hybrid and ITB scenarios do not fit the scaling derived for ELMy H-modes. The normalized tritium diffusion scales with normalized poloidal Larmor radius in a manner close to gyro-Bohm , with an added inverse β dependence. The effects of ELMs, sawteeth and NTMs on the T particle transport are described. Fast-ion confinement in current-hole (CH) plasmas was tested in TTE by tritium neutral beam injection into JET CH plasmas. γ-rays from the reactions of fusion alpha and beryllium impurities (9Be(α, nγ)12C) characterized the fast fusion-alpha population evolution. The γ-decay times are consistent with classical alpha plus parent fast triton slowing down times (τTs + ταs) for high plasma currents (Ip > 2 MA) and monotonic q-profiles. In CH discharges the γ-ray emission decay times are much lower than classical (τTs+ταs), indicating alpha confinement degradation, due to the orbit losses and particle orbit drift predicted by a 3-D Fokker–Planck numerical code and modelled using TRANSP.

日本語訳

JET微量トリチウム実験(TTE)キャンペーンの結果を、微量トリチウム(T)プラズマ(nT/nD < 3%)を用いて提示する。熱トリチウム粒子輸送係数(DT、vT)は、ELMy Hモードの高密度領域および逆転シアプラズマにおける内部輸送障壁(ITB)領域を除き、すべての領域において新古典値(neo-classical values)を超えることが見出された。ELMy Hモードの無次元パラメータ走査において、q95 ≈ 2.8、三角形度δ = 0.2の条件下では、T粒子輸送はプラズマ内部(r/a < 0.4)でジャイロ・ボーム(gyro-Bohm)的なスケーリングを示す一方、プラズマ外部ではよりボーム(Bohm)的な輸送スケーリングを示す。無次元パラメータ走査は、微量粒子閉じ込め(衝突度ν*およびβの増加とともに向上)とバルクエネルギー閉じ込め(ν*の増加とともに低下し、βには依存しない)の間で対照的な挙動を示す。拡張されたELMy Hモードデータセット(ρ*、ν*、β、qを変化させ、新古典テアリングモード(NTM)が存在しないか、または弱い良性のコアモード(4/3以上)に限定)において、プラズマ外部領域(0.65 < r/a < 0.8)の規格化拡散係数に対する多パラメータフィッティングは、DT/Bϕ ∼ ρ*2.46ν*−0.23β−1.01q2.03を与える。ハイブリッドシナリオ(qmin ≈ 1、低正磁気シア、セキュリティなし)では、T粒子閉じ込めは三角形度およびプラズマ電流の増加とともに向上することが見出された。領域間の比較(ELMy Hモード、ITBプラズマ、ハイブリッド)では、プラズマ外部領域において高いDT値と高いvT値の相関が観測される。ハイブリッドおよびITBシナリオの規格化拡散係数は、ELMy Hモードから導出されたスケーリングには適合しない。規格化トリチウム拡散は、規格化ポロイダルラーマー半径に対してジャイロ・ボームに近いスケーリングを示し、βの逆依存性が付加される。ELM、セキュリティ、およびNTMがT粒子輸送に及ぼす影響を提示する。電流ホール(CH)プラズマにおける高速イオン閉じ込めは、JET CHプラズマへのトリチウム中性粒子ビーム入射によりTTEで試験された。核融合アルファ粒子とベリリウム不純物(9Be(α, nγ)12C)の反応からのγ線により、高速アルファ粒子集団の時間発展が特徴づけられた。γ線減衰時間は、高プラズマ電流(Ip > 2 MA)および単調qプロファイル条件下において、古典的なアルファ粒子+親高速トリトンの減速時間(τTs + ταs)と一致する。CH放電では、γ線放出の減衰時間は古典的な値(τTs + ταs)よりもはるかに短く、3次元フォッカー・プランク数値コードおよびTRANSPを用いたモデリングにより予測されるように、軌道損失および粒子軌道ドリフトによるアルファ粒子閉じ込めの劣化を示している。

装置

jet高精度(タイトル一致)

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JETFusion Advanced Studies TorusTritiumCurrent drive
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