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Plasma heating effects on divertor flow vertical asymmetries in the Uragan-3M torsatron

V.V. Chechkin, L.I. Grigor'eva, E.L. Sorokovoy, M.S. Smirnova, A.S. Slavnyj, E.D. Volkov, N.I. Nazarov, S.A. Tsybenko, A.V. Lozin, A.P. Litvinov2003年被引用 11Nuclear FusionIF 3出版社

In the l = 3/m = 9 Uragan-3M (U-3M) torsatron (R0 = 1 m, abar; ≈ 12 m, Bϕ = 0.7 T, ι(abar)/2π ≈ 0.4), an open helical divertor has been realized. Recently, under RF plasma production and heating conditions, a strong up–down asymmetry of diverted plasma flow has been observed as a result of measurements of distributions of this flow in two symmetric poloidal cross-sections of the U-3M torus. In many aspects, this asymmetry is similar to that observed in the l = 2 Heliotron E (H-E) heliotron/torsatron under neutral beam injection and electron cyclotron heating conditions. The main feature of the asymmetry is a predominant outflow of the diverted plasma in the ion toroidal drift direction. On this basis, the asymmetry can be related to non-uniformity of the distribution of direct charged particle losses in the minor azimuth. In the work reported, the magnitude of diverted plasma flow in U-3M and the degree of its vertical asymmetry are studied as functions of the heating parameter , P being the RF power absorbed in the plasma, and are juxtaposed with corresponding P-related changes in the density, , and suprathermal ion content in the plasma. As the heating power increases, both the temperature of the main ion group and the relative content of suprathermal ions increase. At the same time, a decrease in plasma density is observed, evidencing a rise of particle loss. The rise of particle loss with heating could result from both a shift of diffusion regime towards a lower collisionality and a rise of direct (non-diffusive) loss of high-energy particles. Outside the confinement volume, the total flow of diverted plasma increases together with an increase of vertical flow asymmetry towards the ion toroidal drift side. Such a mutual accordance between the processes in the confinement volume and in the divertor region validates the hypothesis on a dominating role of fast particle loss in the formation of vertical asymmetry of divertor flow in U-3M. In conclusion, the results obtained on U-3M are compared with those from similar research on H-E.

日本語訳

l = 3/m = 9 Uragan-3M(U-3M)トルサトロン(R0 = 1 m、abar; ≈ 12 m、Bϕ = 0.7 T、ι(abar)/2π ≈ 0.4)において、開放型ヘリカルダイバータが実現されている。最近、RFプラズマ生成および加熱条件下において、U-3Mトーラスの2つの対称なポロイダル断面におけるこの流れの分布の測定結果として、ダイバータプラズマ流の強い上下非対称性が観測された。多くの点で、この非対称性は、中性粒子ビーム入射および電子サイクロトロン加熱条件下でl = 2 Heliotron E(H-E)ヘリオトロン/トルサトロンにおいて観測されたものと類似している。この非対称性の主な特徴は、イオントロイダルドリフト方向へのダイバータプラズマの predominant な流出である。このことに基づき、非対称性はマイナーアジマスにおける直接荷電粒子損失の分布の不均一性に関連づけることができる。報告された研究では、U-3Mにおけるダイバータプラズマ流の大きさとその垂直非対称性の程度が、加熱パラメータ(Pはプラズマ中に吸収されたRF電力)の関数として研究され、密度(n̄e)およびプラズマ中の超熱イオン含有量の対応するP関連変化と対比されている。加熱電力が増加するにつれて、主イオン群の温度と超熱イオンの相対含有量の両方が増加する。同時に、プラズマ密度の減少が観測され、粒子損失の増加を示している。加熱による粒子損失の増加は、衝突率の低い方向への拡散領域のシフトと、高エネルギー粒子の直接(非拡散)損失の増加の両方に起因し得る。閉じ込め体積の外側では、ダイバータプラズマの全流れは、イオントロイダルドリフト側への垂直流れ非対称性の増加とともに増加する。閉じ込め体積内とダイバータ領域におけるプロセス間のこのような相互一致は、U-3Mにおけるダイバータ流の垂直非対称性の形成における高速粒子損失の支配的役割に関する仮説を検証するものである。結論として、U-3Mで得られた結果は、H-Eに関する同様の研究からの結果と比較される。

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DivertorPlasma heating
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