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Analysis of bulk ion heating with ICRH in JET high-performance plasmas

M J Mantsinen, L-G Eriksson, V P Bhatnagar, G A Cottrell, A Gondhalekar, C Gormezano, R König, P Lomas, E Righi, F G Rimini1999年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Ion cyclotron resonance heating (ICRH) of JET high-performance (optimized shear and hot-ion H-mode) deuterium discharges, characterized by strong neutral beam injection (NBI), high ion and electron temperatures and high deuterium-deuterium fusion reactivity, is analysed using numerical simulations. The main aim is to investigate under which conditions good bulk ion heating can be obtained with ICRH tuned to the fundamental hydrogen resonance, coinciding with the second-harmonic deuterium resonance, near the plasma centre. The analysis has been facilitated by adding NBI source terms in the ion cyclotron range of frequencies (ICRF) code PION, which calculates the time evolution of the ICRF power deposition and the resonating ions distribution functions in a self-consistent way. The results show that damping ICRF power on deuterons results in a more central bulk ion heating profile than minority hydrogen ions, which is an advantage. The highest bulk ion heating fractions of up to 50% of the total ICRF power were obtained by using multiple frequencies, the effects of which have been simulated in detail for the first time. Furthermore, operating with high plasma densities has been found to be beneficial for maximizing the bulk ion heating.

日本語訳

イオンサイクロトロン共鳴加熱(ICRH)によるJETの高性能(最適化シアおよびホットイオンモード)重水素放電は、強い中性粒子ビーム入射(NBI)、高いイオン温度および電子温度、高い重水素-重水素核融合反応性を特徴としており、数値シミュレーションを用いて解析される。主な目的は、プラズマ中心付近で基本波水素共鳴(第2高調波重水素共鳴と一致)に同調したICRHによって、良好なバルクイオン加熱が得られる条件を調査することである。この解析は、ICRFパワー堆積と共鳴イオン分布関数の時間発展を自己無撞着に計算するICRFコードPIONにNBIソース項を追加することによって容易になった。結果は、重水素へのICRFパワー堆積が、少数派水素イオンよりも中心部に集中したバルクイオン加熱プロファイルをもたらすことを示しており、これは利点である。最高のバルクイオン加熱割合(全ICRFパワーの最大50%)は、複数の周波数を用いることで得られ、その効果は初めて詳細にシミュレーションされた。さらに、高いプラズマ密度での運転がバルクイオン加熱を最大化するのに有益であることが見出された。

装置

jet高精度(タイトル一致)

wiki

JETIon cyclotron heatingIon heating
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