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Initial lower hybrid current drive experiments with a passive active multijunction launcher in the ADITYA-U tokamak

P K Sharma, J Kumar, Y M Jain, K K Ambulkar, P R Parmar, C G Virani, S Sharma, C Singh, A L Thakur, R Tanna2025年7月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Following the successful integration of a 3.7 GHz, 250 kW-1s passive active multijunction (PAM) launcher in the ADITYA-U tokamak, lower hybrid (LH) current drive experiments were conducted for the first time. The launcher was designed to launch lower hybrid waves (LHWs) with a parallel refractive index (N||) centered at −2.25 when adjacent modules were phased at 180°. Experiments explored phase variations from 30° to 270° with a toroidal magnetic field of up to 1.4 T. A maximum of ∼120 kW LH power was launched into the plasma, while achieving excellent coupling efficiency, with a reflection coefficient below 5% even when the launcher was positioned 20–30 mm behind the limiter. In a positive converter configuration, the PAM launcher partially sustained plasma currents, to extend the plasma pulse length up to ∼220 ms, demonstrating significant non-inductive current drive with zero loop voltage toward the end of the shot. To extend the duration of ohmic discharge, a negative converter was added, boosting the loop voltage to ∼330 ms and enabling the plasma current to be sustained for ∼430 ms. Enhanced photon counts from a CdTe detector and enhancement in the second-harmonic electron cyclotron emission signal confirmed the generation of suprathermal electrons due to LHW–plasma interactions, driving the plasma current non-inductively. However, sustainment of the plasma current was limited due to the counter-current drive direction of the launched waves. Future experiments will explore reversal of the wave direction to improve current sustainment.

日本語訳

ADITYA-Uトカマクにおける3.7 GHz、250 kW-1sの受動能動マルチジャンクション(PAM)ランチャーの統合に成功した後、低混成(LH)電流駆動実験が初めて実施された。このランチャーは、隣接モジュールが180°の位相差で動作する際に、平行屈折率(N||)が−2.25を中心とする低混成波(LHW)を放射するよう設計された。実験では、最大1.4 Tのトロイダル磁場のもとで、30°から270°までの位相変化を調査した。ランチャーがリミッターから20〜30 mm後方に位置した場合でも、反射係数が5%未満という優れた結合効率を達成しつつ、最大約120 kWのLHパワーがプラズマへ入射された。正の変換器構成では、PAMランチャーはプラズマ電流を部分的に維持し、パルス長を約220 msまで延長し、パルス終盤においてループ電圧がゼロとなる顕著な非誘導電流駆動を示した。オーミック放電の持続時間を延長するために負の変換器が追加され、ループ電圧は約330 msまで増大し、プラズマ電流は約430 msまで維持可能となった。CdTe検出器による光子計数の増加と、第二高調波電子サイクロトロン放射信号の増強により、LHWとプラズマの相互作用による超熱電子の生成が確認され、非誘導的にプラズマ電流を駆動していることが実証された。しかしながら、入射波の反電流方向駆動により、プラズマ電流の維持は限定的であった。今後の実験では、電流維持を改善するために波動の方向反転を検討する予定である。

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Current driveLower hybridLower hybrid current driveADITYAADITYA-U

AIによる論文要約

ADITYA-Uトカマクにおける受動アクティブ多接合ランチャーを使用した初期下部ハイブリッド電流駆動実験
JAこの論文は、トカマクにおける下部ハイブリッド波を用いた電流駆動に興味のある核融合研究者や学生に有益です。#LowerHybridCurrentDrive #PassiveActiveMultijunction #ADITYA-UTokamak
LLM向け: {'Title': 'Initial lower hybrid current drive experiments with a passive active …

本論文は、ADITYA-Uトカマクにおける下部ハイブリッド波(LHW)を用いた電流駆動実験の結果を報告しています。3.7 GHz、250 kW-1sの受動アクティブ多接合(PAM)ランチャーを使用し、LHWを効率的に結合できることを示しています。実験では、ランチャーの位相変化を探索し、プラズマ電流の部分的な非誘導駆動に成功しました。しかし、駆動方向の問題により電流持続時間は限られていました。

Initial lower hybrid current drive experiments with a passive active multijunction launcher in the ADITYA-U tokamak
ENThis paper is of interest to fusion researchers working on plasma heating and current drive using lower hybrid waves, as well as those developing advanced launcher technologies like the PAM design.#LowerHybridCurrentDrive #PAMLauncher #AditvaUTokamak
LLM向け: {'Title': 'Initial lower hybrid current drive experiments with a passive active …

This paper reports on experiments using a 3.7 GHz, 250 kW-1s passive active multijunction (PAM) launcher to generate lower hybrid waves and drive non-inductive current in the ADITYA-U tokamak. The launcher was able to efficiently couple power to the plasma, sustaining the current for up to 430 ms. The experiments demonstrated the potential of PAM launchers for lower hybrid current drive.

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