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Stellarator-tokamak energy confinement comparison based on ASDEX Upgrade and Wendelstein 7-X hydrogen plasmas

U. Stroth, G. Fuchert, M.N.A. Beurskens, G. Birkenmeier, P.A. Schneider, E.R. Scott, K.J. Brunner, F. Günzkofer, P. Hacker, O. Kardaun2021年被引用 6Nuclear FusionIF 3出版社

A confinement database with mainly electron-heated hydrogen plasmas from ASDEX Upgrade and Wendelstein 7-X was assembled. Stellarator confinement scaling expressions describe both standard discharges in the stellarator and L-mode plasmas in the tokamak similarly well and indicate a similar quality of energy confinement in both devices. While the energy confinement time in ASDEX Upgrade benefits from the smaller aspect ratio of the device, the transport coefficients in Wendelstein 7-X appear to be smaller possibly due to reduced average magnetic field curvature. A physics based confinement scaling is derived from a model that successfully describes transport in tokamaks. The dimensionally correct scaling has very similar parameter dependencies as the stellarator scalings and reproduces also the trends in the data from ITER L- and H-mode databases reasonably well. On the basis of this scaling, which represents the confinement times of the present data base, average tokamak L-mode and H-mode confinement is 7% lower and 76% higher, respectively.

日本語訳

閉じ込めデータベースは、主にASDEX UpgradeとWendelstein 7-Xからの電子加熱水素プラズマで構成された。ステラレータ閉じ込めスケーリング式は、ステラレータにおける標準プラズマとトカマクにおけるLモードプラズマの両方を同様に良好に記述し、両装置におけるエネルギー閉じ込めの質が類似していることを示す。ASDEX Upgradeのエネルギー閉じ込め時間は装置のアスペクト比が小さいことによる利点がある一方、Wendelstein 7-Xの輸送係数は平均磁場曲率が小さいことにより小さくなっている可能性がある。トカマクの輸送を良好に記述するモデルから、物理に基づいた閉じ込めスケーリング式が導出された。次元解析的に正しいこのスケーリング式は、ステラレータスケーリング式と非常に類似したパラメータ依存性を持ち、ITERのLモードおよびHモードデータベースの傾向も良好に再現する。このスケーリング式に基づくと、これは現在のデータベースの閉じ込め時間を代表するものであるが、トカマクのLモードおよびHモードの平均閉じ込め時間は、それぞれ7%低く、76%高い。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)wendelstein-7x高精度(タイトル一致)iter中精度(概要文一致)

wiki

ASDEXASDEX UpgradeStellaratorWendelsteinEnergy confinementHydrogen plasma
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