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Plasma ejection phenomenon during non-inductive spherical tokamak start-up by ECH/ECCD on LATE

R Kajita, Y Nozawa, M Uchida, H Tanaka2025年12月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The plasma ejection phenomenon that repeatedly occurs during non-inductive spherical tokamak start-up by electron cyclotron resonance heating and current drive (ECH/ECCD) on Low Aspect ratio Torus Experiment is reported. Measurements by interferometers, Langmuir probes, AXUV and fast visible CCD cameras show that, in a single event, the bulk plasma contained from the core to the edge within the last closed flux surface is ejected out and lost towards the vessel wall along the field line. The density degradation accompanied by such an event is as large as 40% within around a hundred microseconds. Magnetic probe measurements indicate that current-carrying electrons are also lost to the wall during the event. Operational parameters are scanned to investigate the parameter dependence on the ejection phenomenon. The interval and crash times are around 0.3–1 ms and 100–200 µs, respectively, and become shorter as the plasma current increases. The dependence on plasma elongation shows that less elongated plasma bears almost no visible ejection but does not contribute to density increase. This is a new phenomenon found in a high-q, low aspect ratio tokamak with anisotropic pressure, produced and sustained only by ECH/ECCD.

日本語訳

非誘導球状トカマクの電子サイクロトロン共鳴加熱及び電流駆動(ECH/ECCD)による立ち上げ中に、低アスペクト比トーラス実験装置において繰り返し発生するプラズマ噴出現象を報告する。干渉計、ラングミュアプローブ、AXUV、高速可視CCDカメラによる測定は、単一の事象において、最終閉磁気面内にコアから端部まで閉じ込められたバルクプラズマが、磁力線に沿って容器壁へ噴出・損失することを示している。このような事象に伴う密度低下は、約100マイクロ秒以内に最大40%にも達する。磁気プローブ測定は、この事象の間に電流を担う電子も壁へ失われることを示している。噴出現象に対するパラメータ依存性を調べるため、運転パラメータを走査した。間隔とクラッシュ時間はそれぞれ約0.3–1 msおよび100–200 µsであり、プラズマ電流が増加するにつれて短くなる。プラズマ伸長度への依存性は、伸長度が低いプラズマでは視認可能な噴出がほとんど見られないが、密度増加には寄与しないことを示している。これは、ECH/ECCDのみで生成・維持される、異方性圧力を有する高q・低アスペクト比トカマクにおいて見出された新しい現象である。

wiki

Electron cyclotron heatingSpherical tokamakElectron cyclotron current drive

AIによる論文要約

非誘導球状トカマクスタートアップ中のプラズマ放出現象
JA非誘導スタートアップやプラズマ不安定性に興味のある核融合研究者や大学院生#プラズマ放出 #球状トカマク #ECH #LATE #核融合
LLM向け: {"Title": "非誘導球状トカマクスタートアップにおけるプラズマ放出現象", "Authors": "不明", "Research Objective":…

LATE装置において、電子サイクロトロン共鳴加熱・電流駆動(ECH/ECCD)による非誘導球状トカマクスタートアップ中に、プラズマが繰り返し放出される現象が観測された。干渉計、ラングミュアプローブ、AXUV、高速可視CCDカメラによる計測から、単一イベントで最終閉鎖磁気面内の全プラズマが磁力線に沿って容器壁へ放出されることが分かった。密度は約40%減少し、その時間スケールは約100マイクロ秒である。磁気プローブ測定は電流を担う電子も同時に失われることを示した。現象の間隔は0.3~1ミリ秒、クラッシュ時間は100~200マイクロ秒で、プラズマ電流が増加すると短くなる。また、伸長度が小さいプラズマでは放出は見られないが、密度増加には寄与しない。これは、ECH/ECCDのみで生成・維持される高q、低アスペクト比、異方性圧力のトカマクで見られる新現象である。

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