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RF plasma production and heating below ion-cyclotron frequencies in Uragan torsatrons

V.E. Moiseenko, V.L. Berezhnyj, V.N. Bondarenko, P.Ya. Burchenko, F. Castejón, V.V. Chechkin, V.Ya. Chernyshenko, M.B. Dreval, I.E. Garkusha, G.P. Glazunov2011年被引用 19Nuclear FusionIF 3出版社

In the IPP-Kharkiv there are two torsatrons (stellarators) in operation, and in both of them Alfvén resonance heating under high-k∥ conditions is used. This method of heating is advantageous for small-size devices, since in contrast to the minority and second-harmonic heating it can be realized at lower plasma densities. A series of experiments has been performed at the Uragan-3M torsatron with an aim to investigate the features of the discharge with a three-half-turn antenna. Electron temperatures in the range are achieved at plasma densities . The plasma energy content has increased by a factor of 2 with respect to the plasma produced with the frame antenna. A new four-strap shielded antenna has been manufactured and installed in the Uragan-2M. A high-frequency discharge for wall conditioning is introduced in the Uragan-2M torsatron. The discharge is sustained by a specially designed small frame antenna, and efficient hydrogen dissociation is achieved. A self-consistent model has been developed for simulation of plasma production in ICRF. The model includes a set of particle and energy-balance equations for the electrons, and the boundary problem for the Maxwell equations. The first calculation results on RF plasma production in the Uragan-2M stellarator with the frame-type antenna are presented.

日本語訳

IPP-ハリコフでは2台のトルサトロン(ステラレーター)が稼働しており、その両方において高k∥条件下でのアルフヴェン共鳴加熱が使用されている。この加熱方法は、小型装置にとって有利である。なぜなら、マイノリティ加熱や第二高調波加熱とは対照的に、より低いプラズマ密度で実現できるからである。ウラガン-3Mトルサトロンにおいて、三半回転アンテナを用いた放電の特性を調査することを目的とした一連の実験が実施された。プラズマ密度 において、 範囲の電子温度が達成されている。プラズマエネルギー含有量は、フレームアンテナで生成されたプラズマと比較して2倍に増加した。新しい四ストラップ遮蔽アンテナが製作され、ウラガン-2Mに設置された。ウラガン-2Mトルサトロンには、壁調整用の高周波放電が導入されている。この放電は、特別に設計された小型フレームアンテナによって維持され、効率的な水素解離が達成されている。ICRFにおけるプラズマ生成のシミュレーションのための自己無矛盾モデルが開発された。このモデルには、電子に関する粒子およびエネルギー平衡方程式のセットと、マクスウェル方程式の境界値問題が含まれる。フレーム型アンテナを備えたウラガン-2MステラレーターにおけるRFプラズマ生成に関する最初の計算結果が提示されている。

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