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Overview of results from the 2023 DIII-D negative triangularity campaign

K E Thome, M E Austin, A Hyatt, A Marinoni, A O Nelson, C Paz-Soldan, F Scotti, W Boyes, L Casali, C Chrystal2024年10月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Negative triangularity (NT) is a potentially transformative configuration for tokamak-based fusion energy with its high-performance core, edge localized mode (ELM)-free edge, and low-field-side divertors that could readily scale to an integrated reactor solution. Previous NT work on the TCV and DIII-D tokamaks motivated the installation of graphite-tile armor on the low-field-side lower outer wall of DIII-D. A dedicated multiple-week experimental campaign was conducted to qualify the NT scenario for future reactors. During the DIII-D NT campaign, high confinement ( 1), high current ( 3), and high normalized pressure plasmas ( 2.5) were simultaneously attained in strongly NT-shaped discharges with average triangularity = −0.5 that were stably controlled. Experiments covered a wide range of DIII-D operational space (plasma current, toroidal field, electron density and pressure) and did not trigger an ELM in a single discharge as long as sufficiently strong NT was maintained; in contrast, to other high-performance ELM-suppression scenarios that have narrower operating windows. These strong NT plasmas had a lower outer divertor X-point shape and maintained a non-ELMing edge with an electron temperature pedestal, exceeding that of typical L-mode plasmas. Also, the following was achieved during the campaign: high normalized density (/ of at least 1.7), particle confinement comparable to energy confinement with , a detached divertor without impurity seeding, and a mantle radiation scenario using extrinsic impurities. These results are promising for a NT fusion pilot plant but further questions on confinement extrapolation and core-edge integration remain, which motivate future NT studies on DIII-D and beyond.

日本語訳

負三角形度(NT)は、高性能なコア、周辺局在モード(ELM)のないエッジ、および統合された炉心ソリューションへ容易に拡張できる低磁場側ダイバータを備えた、トカマク型核融合エネルギーにとって潜在的に変革をもたらす構成である。TCVおよびDIII-DトカマクにおけるこれまでのNT研究は、DIII-Dの低磁場側下部外壁へのグラファイトタイル製アーマーの設置を動機付けた。将来の炉に向けてNTシナリオを実証するために、専用の複数週間にわたる実験キャンペーンが実施された。DIII-D NTキャンペーン中、平均三角形度 = −0.5 を有し安定に制御された強いNT形状の放電において、高閉じ込め( 1)、高電流( 3)、および高規格化圧力プラズマ( 2.5)が同時に達成された。実験はDIII-Dの広範な運転空間(プラズマ電流、トロイダル磁場、電子密度および電子圧力)を網羅し、十文に強いNTが維持されている限り、単一の放電でもELMを引き起こさなかった。これは、より狭い運転ウィンドウを持つ他 の高性能ELM抑制シナリオとは対照的である。これらの強いNTプラズマは、下 部外側ダ イバータ X点形状を有し、典型的なLモードプラズマを上回る電子温度ペデスタルを伴う非ELMエッジを維持した。また、キャンペーン中には以 下のことが達成された:高規格化密度( / で少なくとも1.7)、 , を伴うエネルギ ー閉じ込めに匹敵する粒 子閉じ込め、不純物シーディングなしの非接触ダイバータ、および外部不純物を用いたマントル放射シナリオ。これらの結果はNT核融 合パイロットプラントにとって有望であるが、閉じ込めの外挿とコア・エッジ統合に関するさらなる疑問が残されてお り、それがDIII-Dお よびそれ以降での将来のNT研究を動機付ける。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

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DIII-DTriangularityNegative triangularity
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