High-speed pellet fuelling experiments have been performed on the ISX-B device in a new regime characterized by large global density rise in both Ohmically and neutral-beam heated discharges. Hydrogen pellets of 1 mm in diameter were injected in the plasma midplane at velocities exceeding 1 km·s−1. In low-temperature Ohmic discharges, pellets penetrate beyond the magnetic axis, and in such cases a sharp decrease in ablation is observed as the pellet passes the plasma centre. This behaviour can be accounted for by an ablation model that includes dynamic cooling of the target plasma while the ablation proceeds. Complete penetration can be prevented by operation in low-density regimes where runaway electrons are thought to be responsible for high ablation. A similar effect is observed with moderate to large amounts of neutral-beam injection. There is a strong enhancement of the ablation rate in the outer 10-cm plasma region even for short heating intervals, which can be explained by the presence of multi-kilo-electron volt ions in the discharge. Density increases of ∼300% have been observed without degrading plasma stability or confinement. Energy confinement time increases in agreement with the empirical scaling τE ∼ ne and central ion temperature increases as a result of improved ion-electron coupling. Laser-Thomson scattering and radiometer measurements indicate that the pellet interaction with the plasma is adiabatic. The low level of power emission from the pellet-plasma interaction region is consistent with negligible charge-exchange losses; within the experimental accuracy, nearly all of the pellet mass can be accounted for in the initial plasma density rise. Penetration to r/a ∼ 0.15 is optimal, in which case large-amplitude sawtooth oscillations are observed and the density remains elevated. Gross plasma stability is dependent roughly on the amount of pellet penetration and can be correlated with the expected temporal evolution of the current density profile.
高速ペレット入射実験がISB-X装置において，オーミック加熱および中性粒子ビーム加加热の両方の放電において，大きな全体密度上昇を特徴とする新たな領域で実施された。直径1mmの水素ペレットを，1km・s⁻¹を超える速度でプラズマ中間面に入射した。低温オーミック放電では，ペレットは磁気軸を越えて浸入し，そのような場合，ペレットがプラズマ中心部を通過する際にアブレーションの急激な減少が観測される。この挙動は，アブレーション進行中に対象プラズマの動的冷却を含むアブレーションモデルによって説明できる。完全な浸入は，逃走電子が高いアブレーションの原因と考えられる低密度領域での運転により妨げられる可能性がある。同様の効果が，中程度から多量の中性粒子ビーム入射でも観測される。短い加熱間隔でも，外側10cmのプラズマ領域でアブレーション率の大幅な増強が見られるが，これは放電中の数keVのイオンの存在で説明できる。プラズマの安定性や閉じ込めを劣化させることなく，約300%の密度上昇が観測された。エネルギー閉じ込め時間は経験則τE〜neに従って増加し，イオン-電子結合の改善により中心イオン温度が上昇する。レーザー・トムソン散乱とラジオメータ測定により，ペレットとプラズマの相互作用は断熱的であることが示された。ペレット-プラズマ相互作用領域からのパワー放射の低レベルは，電荷交換損失が無視できることと一致する。実験精度内では，ペレット質量のほぼ全てが初期プラズマ密度上昇として説明できる。r/a〜0.15への浸入が最適であり，その場合，大振幅の鋸歯状振動が観測され，密度は高いまま維持される。全体のプラズマ安定性は，ペレットの浸入量にほぼ依存し，電流密度分布の予想される時間的発展と相関づけることができる。