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Physics studies of ADITYA & ADITYA-U tokamak plasmas using spectroscopic diagnostics

R. Manchanda, M.B. Chowdhuri, J. Ghosh, N. Ramaiya, N. Yadava, S. Patel, G. Shukla, K. Shah, R. Dey, K.A. Jadeja2022年被引用 6Nuclear FusionIF 3出版社

Several spectroscopic diagnostics encompassing the spectral emission range from the x-ray to near infrared (NIR) have been developed, installed and operated for diagnosing and physics studies in the ADITYA and ADITYA-U tokamaks. The recycling and impurity influxes and plasma Zeff after lithium (Li) coating have been studied using a PMT (photomultiplier tube)-filter based system by capturing Hα, O1+, C2+, and visible continuum emissions. Significant reduction in the Zeff values has been observed in the discharge with the Li coated walls. The measured radial profile of Hα emission using a filter-PMT array, has been modelled using a neutral transport code. The results show substantial contributions from the molecular hydrogen and molecular hydrogen ion dissociation (∼56%) and charge-exchange (∼30%) processes in the measured Hα emission. Furthermore, a high-resolution, 1 m spectrometer with charge coupled device detector capable of multi-track measurements, has been used to study impurity transport, neutral and ion temperature and intrinsic plasma rotation. By modelling the measured radial profile of O4+ spectral line emission using an impurity transport code, substantial contribution of edge fluctuations on the oxygen transport has been observed. The toroidal ( ∼ 20 km s−1 in core) and poloidal ( ∼ 4.5 km s−1 at edge) rotation velocities are measured using C5+ (529 nm) and C2+ (464.7 nm) passive line emissions respectively. The measurement of radial profile of toroidal plasma rotation revealed a reversal of rotation direction depending on the electron density content of the ADITYA-U plasmas. The neutral temperature measurements showed a poloidal asymmetry indicating a presence of asymmetrical source of neutral heating. Moreover, the modelling of measured Fe14+ and Fe15+ vacuum ultraviolet spectral lines has revealed the neo-classical nature of iron transport in ADITYA core. Fast visible camera images captured the formation of filament structures triggered by interchange instabilities during plasma disruptions.

日本語訳

ADITYAおよびADITYA-Uトカマクにおける診断および物理研究のために、X線から近赤外線(NIR)までのスペクトル放出範囲を網羅するいくつかの分光診断法が開発、設置、運用されてきた。リチウム(Li)コーティング後のリサイクリングおよび不純物フラックスとプラズマのZeffは、PMT(光電子増倍管)フィルター方式システムを用いてHα、O1+、C2+、および可視連続光の放出を捕捉することにより研究されてきた。Liコーティング壁を用いた放電では、Zeff値の有意な低減が観測された。フィルター-PMTアレイを用いて測定されたHα放出の動径プロファイルは、中性粒子輸送コードを用いてモデル化された。その結果、測定されたHα放出には、水素分子および水素分子イオンの解離(約56%)と電荷交換(約30%)のプロセスが substantial に寄与していることが示された。さらに、CCD検出器を備えた高分解能1m分光器は、多軌道測定が可能であり、不純物輸送、中性粒子およびイオン温度、ならびに固有回転の研究に使用されてきた。O4+スペクトル線放出の動径プロファイルを不純物輸送コードを用いてモデル化することにより、酸素輸送に対する周辺部擾乱の substantial な寄与が観測された。トロイダルおよびポロイダル回転速度は、それぞれC5+(529 nm)およびC2+(464.7 nm)の受動線放出を用いて測定され、トロイダル回転はそれぞれコア領域で約20 km s−1、周辺部で約4.5 km s−1であった。トロイダルプラズマ回転の動径プロファイルの測定により、ADITYA-Uプラズマの電子密度含有量に依存して回転方向の反転が明らかになった。中性粒子温度の測定では、ポロイダル非対称性が観測され、非対称な中性粒子加熱源の存在が示唆された。さらに、測定されたFe14+およびFe15+真空紫外スペクトル線のモデル化により、ADITYAコアにおける鉄輸送の新古典的性質が明らかになった。高速可視カメラ画像は、プラズマ disruption 中に交換型不安定性によって引き起こされるフィラメント構造の形成を捕捉した。

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Plasma diagnosticsADITYAADITYA-U
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