DIII-D has undergone a major upgrade and successfully injected high power off-axis neutral beams (∼4 MW) in both co-current and counter-current directions. This capability of high power co/counter steerable off-axis neutral beams on a major tokamak opens a unique parameter space of broad pressure and current profiles for high beta steady-state advanced tokamak (AT) scenarios, while retaining the ability to balance the injected torque for low rotation studies. This co/counter off-axis neutral beam capability is being used to validate physics-based energetic particle and thermal transport models for designing next-step facilities based on the steady-state AT approach. This paper reports on the critical evaluation of the transmitted power and energetic ion population produced by this heating and current drive system, which is assessed through visible imaging, neutron measurements and rotation profile measurements at balanced torque. Minimal losses of neutral beam power have been achieved by optimizing the strongly focused ion sources required to pass through the aperture. Tilting of the ion source has been guided by fast visible imaging and resulted in neutral beam injection along the design centerline with empirical characterization of each beam's divergence derived from the imaging data and used in the NUBEAM description of the beam injection. Through exclusive power injection of each neutral beam into MHD quiescent plasmas across a range of neutral beam voltage, perveance and plasma current we conclude that a modest reduction (∼10%–15%) of transmitted power compared to on-axis, standard focus has been incurred. We report corrections that more accurately represent the injected power. Good ability to balance the neutral beam torque has been demonstrated by injecting the new off-axis counter injecting beam against the existing off-axis co-injected beam in 2.0 T, 1.0 MA, MHD quiescent L-mode plasmas. The torque balance studies verify the ability to operate with balanced injection, which is critical for achieving low torque and low rotation operation for physics studies and in ITER demonstration discharges.
DIII-Dは大規模なアップグレードを経て、同方向および逆方向の両方において高出力のオフアクシス中性粒子ビーム（約4MW）の入射に成功しました。主要トカマクにおける高出力・同方向/逆方向ステアリング可能なオフアクシス中性粒子ビームのこの能力は、高ベータ定常先進トカマク（AT）運転シナリオのための広範な圧力分布および電流分布の独自のパラメータ空間を切り開くとともに、低回転研究のための入射トルクのバランスを取る能力を保持します。この同方向/逆方向オフアクシス中性粒子ビーム能力は、定常ATアプローチに基づく次世代装置設計のための物理ベースの高エネルギー粒子および熱輸送モデルの検証に活用されています。本論文は、この加熱・電流駆動システムによって生成される透過パワーと高エネルギー粒子集団の臨界的評価について報告し、可視光計測、中性子計測、およびバランスの取れたトルク条件下での回転分布計測を通じて評価を行います。アパーチャを通過するために必要な強集束イオン源を最適化することにより、中性粒子ビームパワーの損失は最小化されました。イオン源の傾斜は高速可視光イメージングによって導かれ、その結果、設計中心線に沿った中性粒子ビーム入射が実現され、各ビームの発散の経験的特徴付けがイメージングデータから導出され、NUBEAMコードによるビーム入射記述に使用されました。MHDクエスセントプラズマへの各中性粒子ビームの単独入射を、中性粒子ビーム電圧、パービアンス、プラズマ電流の範囲にわたって実施した結果、オンフォーカス・標準集束と比較して透過パワーが約10%～15%適度に減少することが結論づけられました。我々は入射パワーをより正確に表す補正を報告します。新たなオフアクシス逆方向入射ビームを既存のオフアクシス同方向入射ビームに対して入射することにより、中性粒子ビームトルクのバランス能力が実証されました。このトルクバランス実験は、2.0T、1.0MA、MHDクエスセントLモードプラズマにおいて実施されました。トルクバランス研究は、バランスの取れた入射による運転の実現可能性を検証し、これは物理研究のための低トルク・低回転運転、およびITER実証運転において重要です。