The behaviour of impurities in fusion plasmas is of crucial importance for achieving sustained fusion reactions, and understanding similarities and differences between Deuterium (D) and Tritium (T) plasmas is needed to assess potential changes from DD to DT in ITER and future reactors. The first dimensionless and dimensional isotope identity experiments between Deuterium (D) and Tritium (T) L-mode plasmas were conducted at the JET W/Be wall. In the first approach, the discharges with matched ρ∗, ν∗, βn, q, and Te/Ti were compared to emphasize direct isotope effects, while in the dimensional approach engineering parameters such as toroidal magnetic field BT, plasma current Ip, plasma electron density and NBI power PNBI were matched. The dimensionless isotope scaling showed an improvement in global confinement and local transport in T plasmas in comparison to the matched D one (Cordey et al 1999 Nucl. Fusion39 301). Detailed impurity analyses using VUV, visible spectroscopy, SXR cameras, and bolometry revealed that T plasmas exhibited higher radiation and impurity content, particularly Ni and W, compared to D plasmas. Understanding the origin of the increased impurity content is addressed in this paper. The dimensionless experiments showed differences in impurity transport. The Be source behaviour varied: D plasmas had higher Be influx in the dimensionless approach due to lower electron density and enhanced sputtering (Saibene et al 1999 Nucl. Fusion39 1133), while T plasmas showed a higher Be source in the dimensional experiments, highlighting isotope mass effects. W in the divertor region was not sputtered by hydrogen isotopes. W in the divertor region was not sputtered by hydrogen isotopes. In the dimensionless experiments, W sputtering was primarily influenced by Ni in T plasmas and by Be in D plasmas. However, in the dimensional approach, Be played a more significant role in W sputtering within T plasmas. MHD instabilities, including ST oscillations, were present in all cases other ones were correlated with NBI power levels; higher NBI power led to elevated levels of Be, Ni, and W impurities. The comprehensive comparison underscores the necessity of accounting for isotope mass effects in predictive modelling and optimization of plasma performance in fusion reactors.
核融合プラズマにおける不純物の挙動は、持続的な核融合反応を達成するために極めて重要であり、重水素(D)とトリチウム(T)プラズマ間の類似点と相違点を理解することは、ITERおよび将来の核融合炉においてDDからDTへの潜在的な変化を評価するために必要である。DとTのLモードプラズマを用いた最初の無次元および有次元の同位体同一性実験が、JETのW/Be壁で実施された。最初のアプローチでは、ρ∗、ν∗、βn、q、およびTe/Tiを一致させた放電を比較して直接的な同位体効果を強調した一方、有次元アプローチでは、トロイダル磁場BT、プラズマ電流Ip、プラズマ電子密度、NBIパワーPNBIなどの工学的パラメータを一致させた。無次元同位体スケーリングは、一致させたDプラズマと比較して、Tプラズマにおける全体閉じ込めと局所輸送の改善を示した(Cordey et al 1999 Nucl. Fusion39 301)。VUV、可視分光法、SXRカメラ、ボロメトリーを用いた詳細な不純物分析により、TプラズマはDプラズマと比較して、特にNiとWにおいて、より高い放射と不純物含有量を示すことが明らかになった。増加した不純物含有量の起源の理解が本論文で扱われる。無次元実験は不純物輸送の差異を示した。Be源の挙動は変化した：無次元アプローチでは、Dプラズマはより低い電子密度と増強されたスパッタリングにより高いBe流入量を示したが(Saibene et al 1999 Nucl. Fusion39 1133)、有次元実験ではTプラズマがより高いBe源を示し、同位体質量効果を強調した。ダイバータ領域のWは水素同位体によってスパッタされなかった。ダイバータ領域のWは水素同位体によってスパッタされなかった。無次元実験では、WスパッタリングはTプラズマでは主にNi、DプラズマではBeによって影響を受けた。しかし、有次元アプローチでは、BeはTプラズマ内のWスパッタリングにおいてより重要な役割を果たした。ST振動を含むMHD不安定性はすべてのケースで存在し、その他のものはNBIパワーレベルと相関していた；より高いNBIパワーはBe、Ni、W不純物のレベルの上昇をもたらした。包括的な比較は、核融合炉におけるプラズマ性能の予測モデリングと最適化において、同位体質量効果を考慮する必要性を強調する。