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Plasma confinement at JET

I Nunes, on behalf of the JET Contributors2016年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Operation with a Be/W wall at JET (JET-ILW) has an impact on scenario development and energy confinement with respect to the carbon wall (JET-C). The main differences observed were (1) strong accumulation of W in the plasma core and (2) the need to mitigate the divertor target temperature to avoid W sputtering by Be and other low Z impurities and (3) a decrease of plasma energy confinement. A major difference is observed on the pedestal pressure, namely a reduction of the pedestal temperature which, due to profile stiffness the plasma core temperature is also reduced leading to a degradation of the global confinement. This effect is more pronounced in low βN scenarios. At high βN, the impact of the wall on the plasma energy confinement is mitigated by the weaker plasma energy degradation with power relative to the IPB98(y, 2) scaling calculated empirically for a CFC first wall. The smaller tolerable impurity concentration for tungsten (<10−5) compared to that of carbon requires the use of electron heating methods to prevent W accumulation in the plasma core region as well as gas puffing to avoid W entering the plasma core by ELM flushing and reduction of the W source by decreasing the target temperature. W source and the target temperature can also be controlled by impurity seeding. Nitrogen and Neon have been used and with both gases the reduction of the W source and the target temperature is observed. Whilst more experiments with Neon are necessary to assess its impact on energy confinement, a partial increase of plasma energy confinement is observed with Nitrogen, through the increase of edge temperature. The challenge for scenario development at JET is to extend the pulse length curtailed by its transient behavior (W accumulation or MHD), but more importantly by the divertor target temperature limits. Re-optimisation of the scenarios to mitigate the effect of the change of wall materials maintaining high global energy confinement similar to JET-C is underway and JET has successfully achieved H98(y,2)  =  1 for plasma currents up to 2.5 MA at moderate βN.

日本語訳

JETにおけるBe/W壁(JET-ILW)での運転は、炭素壁(JET-C)と比較して、シナリオ開発とエネルギー閉じ込めに影響を及ぼす。観測された主な差異は、(1) プラズマ中心部へのWの強い蓄積、(2) Beおよびその他の低Z不純物によるWスパッタリングを回避するためのダイバータターゲット温度の緩和の必要性、(3) プラズマエネルギー閉じ込めの低下である。主要な差異はペデスタル圧力に認められ、すなわちペデスタル温度の低下であり、これはプロファイル剛性によりプラズマ中心温度の低下をもたらし、全体の閉じ込めの劣化につながる。この効果は低βNシナリオでより顕著である。高βNでは、壁材料がプラズマエネルギー閉じ込めに及ぼす影響は、JET-Cの第一壁に対して経験的に算出されたIPB(y,2)スケーリングと比較した場合の出力劣化の弱さによって緩和される。Wの許容不純物濃度は炭素のそれよりも低い(<10⁻⁵)ため、プラズマ中心領域へのW蓄積を防ぐために電子加熱手法の使用が必要であり、またELMフラッシングによるWのプラズマ中心への侵入回避と、ターゲット温度低減によるW発生源の抑制のためのガス入射が必要である。W発生源とターゲット温度は不純物シーディングによっても制御可能である。窒素とネオンが使用され、いずれのガスでもW発生源の低減とターゲット温度の低下が観測された。ネオンについてはエネルギー閉じ込めへの影響を評価するための追加実験が必要であるが、窒素ではエッジ温度の上昇を通じてプラズマエネルギー閉じ込めの部分的な向上が観測された。JETにおけるシナリオ開発の課題は、パルス長を制限する過渡的な挙動(W蓄積またはMHD)を克服することであり、より重要にはダイバータターゲット温度の制限に対処することである。JET-Cと同様の高い全体エネルギー閉じ込めを維持しつつ、壁材料変更の影響を緩和するシナリオの再最適化が進行中であり、JETでは中程度のβNにおいて最大2.5 MAのプラズマ電流でH98(y,2) = 1を達成している。

装置

jet高精度(タイトル一致)

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JETPlasma confinement
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