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Study of the fast electron distribution function in lower hybrid and electron cyclotron current driven plasmas in the WT-3 tokamak

K. Ogura, H. Tanaka, S. Ide, M. Iida, K. Hanada, M. Yoshida, T. Minami, T. Cho, M. Nakamura, T. Maekawa1991年被引用 16Nuclear FusionIF 3出版社

The distribution function f() of fast electrons produced by lower hybrid current drive (LHCD) is investigated in the WT-3 tokamak, using a combination of measurements of the hard X-ray (HXR) angular distribution with respect to the toroidal magnetic field and observations of the HXR radial profile. The data obtained indicate the formation of a plateau-like region in f() which corresponds to a region of resonant interaction between the lower hybrid (LH) wave and the electrons. The energy of the fast electrons in the peripheral plasma region is observed to be higher than that in the central plasma region under operational conditions with a high plasma current (Ip ≥ 80 kA). At low current (Ip ≲ 50 kA), however, the energy of fast electrons is constant along the plasma radius. In the current ramp-up phase, fast electrons are generated in the directions normal to and opposite to the LH wave propagation. The latter case is ascribed to a negatively biased toroidal electric field induced by the current ramp-up. To study the characteristic change of f() for various current drive mechanisms, HXR measurements are performed in electron cyclotron current driven (ECCD) plasma and in Ohmic heating (OH) plasma. In ECCD plasma, the perpendicular energy of fast electrons increases, which indicates that fast electrons are accelerated perpendicularly by electron cyclotron heating. In both LHCD and ECCD plasmas, fast electrons flow in the direction opposite to the wave propagation, while no such fast electrons are formed in OH plasma.

日本語訳

WT-3トカマクにおいて、低ハイブリッド電流駆動(LHCD)によって生成された高速電子の分布関数f()を、トロイダル磁場に対する硬X線(HXR)角度分布の測定とHXR径方向分布の観測を組み合わせて調べた。得られたデータは、f()におけるプラトー状領域の形成を示しており、これは低ハイブリッド(LH)波と電子との間の共鳴相互作用の領域に対応する。周辺プラズマ領域における高速電子のエネルギーは、高いプラズマ電流(Ip ≥ 80 kA)の運転条件下では、中心プラズマ領域のそれよりも高いことが観測された。しかし、低電流(Ip ≲ 50 kA)では、高速電子のエネルギーはプラズマ半径に沿って一定である。電流立ち上げ段階では、高速電子はLH波の伝播方向に対して垂直および反対方向に生成される。後者の場合(反対方向)は、電流立ち上げによって誘起された負にバイアスされたトロイダル電場に起因する。様々な電流駆動機構に対するf()の特性変化を調べるために、電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)プラズマおよびオーミック加熱(OH)プラズマにおいてHXR測定が行われた。ECCDプラズマでは、高速電子の垂直エネルギーが増加し、これは高速電子が電子サイクロトロン加熱によって垂直方向に加速されることを示している。LHCDおよびECCDの両プラズマにおいて、高速電子は波の伝播方向と反対方向に流れるが、OHプラズマではそのような高速電子は形成されない。

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Fusion Advanced Studies TorusCurrent driveLower hybridElectron cyclotron current drive
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