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Assessment of compatibility of ICRF antenna operation with full W wall in ASDEX Upgrade

Vl.V. Bobkov, F. Braun, R. Dux, A. Herrmann, L. Giannone, A. Kallenbach, A. Krivska, H.W. Müller, R. Neu, J.-M. Noterdaeme2010年被引用 74Nuclear FusionIF 3出版社

The compatibility of ICRF (ion cyclotron range of frequencies) antenna operation with high-Z plasma facing components is assessed in ASDEX Upgrade (AUG) with its tungsten (W) first wall.The mechanism of ICRF-related W sputtering was studied by various diagnostics including the local spectroscopic measurements of W sputtering yield YW on antenna limiters. Modification of one antenna with triangular shields, which cover the locations where long magnetic field lines pass only one out of two (0π)-phased antenna straps, did not influence the locally measured YW values markedly. In the experiments with antennas powered individually, poloidal profiles of YW on limiters of powered antennas show high YW close to the equatorial plane and at the very edge of the antenna top. The YW-profile on an unpowered antenna limiter peaks at the location projecting to the top of the powered antenna.An interpretation of the YW measurements is presented, assuming a direct link between the W sputtering and the sheath driving RF voltages deduced from parallel electric near-field (E||) calculations and this suggests a strong E|| at the antenna limiters. However, uncertainties are too large to describe the YW poloidal profiles.In order to reduce ICRF-related rise in W concentration CW, an operational approach and an approach based on calculations of parallel electric fields with new antenna designs are considered. In the operation, a noticeable reduction in YW and CW in the plasma during ICRF operation with W wall can be achieved by (a) increasing plasma–antenna clearance; (b) strong gas puffing; (c) decreasing the intrinsic light impurity content (mainly oxygen and carbon in AUG). In calculations, which take into account a realistic antenna geometry, the high E|| fields at the antenna limiters are reduced in several ways: (a) by extending the antenna box and the surrounding structures parallel to the magnetic field; (b) by increasing the average strap–box distance, e.g. by increasing the number of toroidally distributed straps; (c) by a better balance of (0π)-phased contributions to RF image currents.

日本語訳

ICRF(イオンサイクロトロン周波数帯)アンテナ運転と高Zプラズマ対向機器との適合性は、タングステン(W)第一壁を有するASDEX Upgrade(AUG)において評価される。ICRF関連Wスパッタリングのメカニズムは、アンテナリミッター上のWスパッタリング収量YWの局所分光測定を含む様々な診断によって研究された。長い磁力線が2本の(0π)位相アンテナストラップのうち1本のみを通過する位置を覆う三角形シールドを1基のアンテナに施した改造は、局所的に測定されたYW値に顕著な影響を与えなかった。アンテナを個別に給電した実験では、給電されたアンテナのリミッター上のYWのポロイダル分布は、赤道面近傍およびアンテナ頂部の最端部で高いYWを示す。給電されていないアンテナリミッター上のYW分布は、給電されたアンテナの頂部に投影される位置でピークを示す。YW測定の解釈が提示され、Wスパッタリングと、平行電場近傍場(E||)計算から導出されたシース駆動RF電圧との直接的な関連を仮定しており、これはアンテナリミッターにおける強いE||を示唆する。しかしながら、YWのポロイダル分布を記述するには不確実性が大きすぎる。ICRF関連のW濃度CWの上昇を低減するために、運転上のアプローチと、新しいアンテナ設計による平行電場計算に基づくアプローチが検討される。運転においては、W壁を有するICRF運転中のYWおよびプラズマ中のCWの顕著な低減は、(a)プラズマとアンテナの間隔の拡大、(b)強力なガスパフ、(c)AUGにおける主として酸素と炭素からなる内在性軽不純物含有量の低減、によって達成され得る。現実的なアンテナ形状を考慮した計算では、アンテナリミッターにおける高いE||場は、以下の複数の方法で低減される:(a)アンテナボックスおよび周囲構造を磁場に平行に延長すること、(b)平均ストラップ-ボックス間距離を増大すること、例えばトロイダル方向に分布するストラップ数を増加すること、(c)(0π)位相成分のRFイメージ電流への寄与のバランスを改善すること。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)

wiki

ASDEXASDEX UpgradeIon cyclotron heatingIon cyclotron antenna
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