The carbon concentration in the plasma of the stellarator experiment Wendelstein 7-AS is measured in the framework of the first island divertor campaign to examine divertor impurity control. Dedicated plasma density and electron cyclotron resonance heating power scans are performed and the influence of both the magnetic configuration and boronization of the vessel are investigated. A new diagnostic system is employed to measure C6+ densities via charge-exchange collisions with the neutral high-energy Li beam in the plasma edge and the core region. Carbon concentrations with respect to electron density are derived by using the density evaluation of the Li(2p) light profile. The results obtained during a period of approximately 2500 shots demonstrate that boronization reduces the carbon core concentration by a factor of three to a base level of 0.5–1%, which is not affected by further boronizations. The carbon concentration in island divertor configurations is found to be far below those obtained in a limiter configuration, which is attributed to a more than a factor two better impurity screening. The analysis of the carbon influx by spectroscopic measurements of C1+ radiation suggests that the carbon core concentration in discharges of different densities and heating power is adequately described using the electron density at the last closed flux surface normalized to the line-averaged electron density as a scaling parameter. This simple global approach underlines the important role of the balance of impurity sources and impurity dilution. The effect of changes in impurity confinement on the measured carbon concentrations is also discussed.
Wendelstein 7-ASステラレーター実験における最初のダイバータキャンペーンの枠組みの中で、プラズマ中の炭素濃度を測定し、ダイバータの不純物制御を検討した。専用のプラズマ密度および電子サイクロトロン共鳴加熱出力の走査を行い、磁気配位と容器のボロナイゼーションの両方の影響を調査した。新たな診断システムを導入し、プラズマ周辺部およびコア領域において、高エネルギー中性リチウムビームとの電荷交換衝突を介してC6+密度を測定した。Li(2p)光の密度評価を用いて、電子密度に対する炭素濃度を導出した。約2500ショットの期間に得られた結果は、ボロナイゼーションがコアの炭素濃度を3分の1に低減し、0.5〜1%の基準レベルに達することを示しており、その後のさらなるボロナイゼーションでは影響を受けなかった。ダイバータ配位における炭素濃度は、リミター配位で得られた値よりもはるかに低く、これは2倍以上の不純物遮蔽効果に起因すると考えられる。C1+放射の分光測定による炭素流入量の解析は、異なる密度および加熱出力の放電におけるコアの炭素濃度が、最終閉塞磁気面における電子密度を線平均電子密度で規格化した値をスケーリングパラメータとして用いることで適切に記述できることを示唆している。この単純なグローバルアプローチは、不純物源と不純物希釈のバランスの重要性を強調している。不純物閉じ込めの変化が測定された炭素濃度に及ぼす影響についても議論する。