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Improved performance in long-pulse ELMy H-mode plasmas with internal transport barrier in JT-60U

N. Oyama, A. Isayama, T. Suzuki, Y. Koide, H. Takenaga, S. Ide, T. Nakano, N. Asakura, H. Kubo, M. Takechi2007年被引用 18Nuclear FusionIF 3出版社

After installation of ferritic steel tiles, fast ion losses due to toroidal field ripple have been reduced by 1/2–1/3. The increase in absorbed power at same injection power can reduce the required number of neutral beam injector (NBI) units to sustain a given normalized beta, βN, resulting in a better flexibility of torque input by increasing the available combination of tangential NBI units. By making use of these advantages to sustain an internal transport barrier (ITB), the performance of long-pulse ELMy H-mode plasmas was improved in terms of sustained duration time for both high βN and high thermal confinement enhancement factor (HH98(y,2)). High βN > 2.3 together with HH98(y,2) ∼ 1 was sustained for 23.1 s (∼12τR, where τR is the current diffusion time) at q95 ∼ 3.3, which also provide high βNHH98(y,2) ≥ 2.2 and a bootstrap current fraction of ≥40%. βNHH98(y,2) of 2.0 was sustained for 28.6 s, which is limited by the maximum injection period of 30s for NBI system. These long-pulse plasmas are possible candidates for ITER hybrid operation scenario. Improved confinement is characterized by the larger thermal components at a given density maintained by lower heating power than in previous experiments. The strength of the ITB depends on the pedestal temperature, which varies with edge density while keeping constant the edge pressure (limited by type I ELMs). The fact that co-toroidal rotation as a result of reduced fast ion losses provides better quality of Te-ITB also contributes the improvement of thermal plasma confinement. These long-pulse plasmas indicate that further investigation to establish high performance plasmas longer than the time scale of wall saturation (τW) with active particle control is essential to establish the operational scenarios for next step devices, where the wall pumping does not work.

日本語訳

フェライト鋼タイルの設置後、トロイダル磁場リップルによる高速イオン損失は1/2〜1/3に低減された。同一入射電力における吸収電力の増加は、所定の規格化ベータ値βNを維持するために必要な中性粒子ビーム入射(NBI)装置の数を低減でき、その結果、接線方向NBI装置の利用可能な組み合わせを増やすことによるトルク入力の柔軟性が向上する。これらの利点を利用して内部輸送障壁(ITB)を維持することにより、高βNと高閉じ込め改善係数HH98(y,2)の両方について、長時間パルスELMy Hモードプラズマの維持時間性能が向上した。βN > 2.3かつHH98(y,2) ∼ 1は、q95 ∼ 3.3において23.1秒間(∼12τR、ここでτRは電流拡散時間)維持された。これはまた、βNHH98(y,2) ≥ 2.2およびブートストラップ電流割合≥40%も提供する。βNHH98(y,2) = 2.0は28.6秒間維持され、これはNBIシステムの最大入射時間30秒によって制限された。これらの長時間パルスプラズマは、ITERハイブリッド運転シナリオの有力な候補である。閉じ込め改善は、以前の実験よりも低い加熱電力で所定の密度を維持した場合の、より大きな熱成分によって特徴づけられる。ITBの強度はペデスタル温度に依存し、ペデスタル温度は端部圧力を一定に保ちながら端部密度とともに変化する(タイプI ELMによって制限される)。高速イオン損失の低減による同方向トロイダル回転の結果として、Te-ITBの品質が向上し、これも熱プラズマ閉じ込めの改善に寄与している。これらの長時間パルスプラズマは、壁ポンピングが機能しない次世代装置における運転シナリオを確立するために、壁飽和時間(τW)の時間スケールを超える高性能プラズマを能動的な粒子制御によって実現するためのさらなる研究が不可欠であることを示している。

装置

iter中精度(概要文一致)

wiki

Edge localized modeH-modeJT-60UTransport barrierInternal transport barrierELMy H-mode
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