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Enhanced fusion performance due to plasma shape modification of simulated ITER discharges in DIII-D

C.M. Greenfield, J.C. DeBoo, T.H. Osborne, F.W. Perkins, M.N. Rosenbluth, D. Boucher1997年被引用 36Nuclear FusionIF 3出版社

On the basis of several confinement scaling relations, the prediction has been made that tokamak performance, expressed as the volume averaged fusion triple product (nT) tau , should increase as the plasma is elongated by reducing the horizontal minor radius from the outer (low field) boundary with fixed heating power, safety factor and electron density. Experiments in DIII-D confirm this prediction, with performance enhancements of up to 40% observed as elongation is increased by 15%. It is recognized, of course, that such experiments do not constitute a simple test of elongation scaling, since the change to elongation was rather small, and other parameters, such as toroidal field, are allowed to change. Nevertheless, this `engineering test' of the effects of such small changes indicates possible advantages to the slightly modified shape. This enhancement appears most visibly as increased ion and electron temperatures. A surprising feature of the high elongation plasmas is the existence of a VH-mode-like `spin-up', where the high elongation plasmas tend to rotate with velocities as high as twice those in the low elongation plasmas. The resulting region of enhanced toroidal rotation gradient is associated with significant reductions in transport

日本語訳

いくつかの閉じ込めスケーリング則に基づき、トカマク性能が、体積平均された核融合三重積(nτT)として表される場合、プラズマを外側(低磁場側)境界から水平方向の小半径を減少させることによって伸長させると、加熱電力、安全係数、電子密度を固定した条件下で向上するという予測がなされている。DIII-Dにおける実験はこの予測を裏付けており、伸長度を15%増加させると性能が最大40%向上することが観測された。もちろん、このような実験は、伸長度の変化が比較的小さく、またトロイダル磁場などの他のパラメータも変化し得るため、伸長度スケーリングの単純な検証にはならないことは認識されている。それにもかかわらず、このような小さな変化の影響に関する「工学的試験」は、わずかに修正された形状に対する潜在的な利点を示している。この性能向上は、主にイオン温度と電子温度の上昇として現れる。高伸長プラズマの顕著な特徴は、VHモード様の「スピンアップ」が存在することであり、高伸長プラズマは低伸長プラズマの約2倍の回転速度に達する傾向がある。その結果生じるトロイダル回転勾配の増大領域は、輸送の顕著な低減と関連している。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)iter高精度(タイトル一致)

wiki

ITERDIII-D
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