A series of DIII-D experiments was performed to investigate the potential for initiating plasma current using only poloidal field coils located outside the DIII-D central solenoid, i.e. 'solenoid-free'. Plasma current to 166 kA was achieved using 2–3 MW of electron cyclotron (EC) heating and was limited by coil and power supply constraints. Flux conversion to plasma current was similar to standard DIII-D startup with some degradation at higher plasma current associated with stray fields and vertical stability issues. In preliminary solenoid-free experiments, neutral beam (NB) current drive (CD) levels were small and attributed to reduced CD efficiency associated with low electron temperature produced by the low current, low confinement plasma. Lack of plasma radial position control also contributed to a reduction of NBCD. Similarly, ECCD was small owing to low plasma temperature and outside EC launch which is required in the solenoid-free scenario. Synergistic experiments were carried out using standard solenoid initiated plasmas in order to study noninductive CD in limited, Lmode plasmas, typical of that generated by solenoid-free startup. While substantial noninductive current can be driven, self-sustaining levels of noninductive current have not yet been achieved with our present six-source co-injection NB system combined with EC and fast wave systems. At low plasma current and high levels of localized EC heating, substantial MHD is generated and this was seen to severely limit plasma performance. Although further optimization is possible in the limited plasma regime, full noninductive, steady-state operation may require diverted plasma with H-mode quality confinement. Discharges obtained during the solenoid-free campaign are compared with results of previous DIII-D campaigns aimed at achieving a steady state, noninductive CD solution.
DIII-Dにおける一連の実験は、DIII-D中央ソレノイドの外部に配置されたポロイダル磁場コイルのみを用いてプラズマ電流を開始する可能性、すなわち「ソレノイドフリー」を調査するために実施された。166 kAまでのプラズマ電流は、2～3 MWの電子サイクロトロン（EC）加熱を用いて達成され、コイルおよび電源の制約によって制限された。プラズマ電流への磁束変換は標準的なDIII-D立ち上げと同様であったが、より高いプラズマ電流では、迷走磁場および垂直安定性の問題に関連するいくらかの劣化が見られた。予備的なソレノイドフリー実験では、中性粒子ビーム（NB）電流駆動（CD）レベルは小さく、低電流・低閉じ込めプラズマによって生成される低電子温度に関連するCD効率の低下に起因すると考えられた。プラズマの半径方向位置制御の欠如もNBCDの低下に寄与した。同様に、ECCDは、低プラズマ温度と、ソレノイドフリーシナリオで必要とされる外部EC入射のために小さかった。相乗効果実験は、ソレノイドフリー立ち上げによって生成される典型的なプラズマである、リミター配位のLモードプラズマにおける非誘導CDを研究するために、標準的なソレノイド開始プラズマを用いて実施された。相当な非誘導電流を駆動できるものの、現在の6源共入射NBシステムとECおよび高速波システムを組み合わせた場合、自立的なレベルの非誘導電流はまだ達成されていない。低プラズマ電流かつ高レベルの局所EC加熱では、相当なMHDが生成され、これがプラズマ性能を著しく制限することが観察された。リミター配位プラズマ領域ではさらなる最適化が可能であるが、完全な非誘導定常運転には、Hモード品質の閉じ込めを有するダイバーター配位プラズマが必要となるかもしれない。ソレノイドフリーキャンペーン中に得られた放電は、定常非誘導CD解の達成を目的とした以前のDIII-Dキャンペーンの結果と比較される。