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High-beta, steady-state hybrid scenario on DIII-D

C.C. Petty, J.E. Kinsey, C.T. Holcomb, J.C. DeBoo, E.J. Doyle, J.R. Ferron, A.M. Garofalo, A.W. Hyatt, G.L. Jackson, T.C. Luce2016年被引用 38Nuclear FusionIF 3出版社

The potential of the hybrid scenario (first developed as an advanced inductive scenario for high fluence) as a regime for high-beta, steady-state plasmas is demonstrated on the DIII-D tokamak. These experiments show that the beneficial characteristics of hybrids, namely safety factor  ⩾1 with low central magnetic shear, high stability limits and excellent confinement, are maintained when strong central current drive (electron cyclotron and neutral beam) is applied to increase the calculated non-inductive fraction to  ≈100% (≈50% bootstrap current). The best discharges achieve normalized beta of 3.4, IPB98(y,2) confinement factor of 1.4, surface loop voltage of 0.01 V, and nearly equal electron and ion temperatures at low collisionality. A 0D physics model shows that steady-state hybrid operation with Qfus ~ 5 is feasible in FDF and ITER. The advantage of the hybrid scenario as an advanced tokamak regime is that the external current drive can be deposited near the plasma axis where the efficiency is high; additionally, good alignment between the current drive and plasma current profiles is not necessary as the poloidal magnetic flux pumping self-organizes the current density profile in hybrids with an tearing mode.

日本語訳

ハイブリッドシナリオ(高フルエンス用の先進的誘導シナリオとして最初に開発された)の、高ベータ定常プラズマの領域としての可能性が、DIII-Dトカマクで実証された。これらの実験は、非誘導電流分率を計算上約100%(ブートストラップ電流約50%)に増加させるために強力な中心部電流駆動(電子サイクロトロンおよび中性粒子ビーム)を印加した場合でも、ハイブリッドの有益な特性、すなわち低い中心磁気シアを伴う安全係数⩾1、高い安定性限界、および優れた閉じ込めが維持されることを示している。最良の放電は、規格化ベータ3.4、IPB98(y,2)閉じ込め係数1.4、表面ループ電圧0.01 Vを達成し、低衝突周波数において電子温度とイオン温度がほぼ等しくなる。0D物理モデルは、Qfus〜5を有する定常ハイブリッド運転がFDFおよびITERで実現可能であることを示している。先進トカマク領域としてのハイブリッドシナリオの利点は、外部電流駆動が高効率であるプラズマ軸近傍に堆積できることである。さらに、ポロイダル磁束ポンピングがテアリングモードを伴うハイブリッドの電流密度分布を自己組織化するため、電流駆動とプラズマ電流分布の良好な整合は不要である。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)iter低精度(概要文一致)

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DIII-DSteady stateHybrid scenario
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