We introduce detailed numerical modelling of the fast neutral particles inside the duct of a new neutral beam injector (NBI) recently installed at the COMPASS tokamak (major radius , vessel midplane minor radius , toroidal field = 0.9–2.1 ). This new NBI system is able to deliver power to the plasma at nominal injection energy of . Collisions with the background neutrals inside the beam duct give birth to fast ions according to the density of the gas and tabulated cross-sections. The ion trajectories are then computed in the complete 3D magnetic field, showing the importance of the stray magnetic field and the magnitude of the field within the gap in between toroidal coils.During the experimental campaign dedicated to the new 1 MW NBI, the beam duct heating was measured by a row of thermocouples located on the top-half of the beam duct. The fast ions collisions with the duct wall cause a local temperature increase with a characteristic pattern. In COMPASS, the location of the fast ions power deposition measured experimentally is in qualitative agreement with modelling of ion losses when following them after the re-ionization process. We trace back the details of the orbits corresponding to deposition at the hot-spot inside the beam duct. Quantitative comparison between the experiment and the simulation shows that a larger than expected amount of neutral gas was inside the duct and this study will guide the design of the future NBI duct in COMPASS Upgrade.
我々は、COMPASSトカマク（主半径 、容器内側小半径 、トロイダル磁場 = 0.9–2.1 T）に最近設置された新型中性粒子入射装置（NBI）のダクト内部における高速中性粒子の詳細な数値モデリングを紹介する。この新型NBIシステムは、公称入射エネルギー において の電力をプラズマへ供給することができる。ビームダクト内部の背景中性粒子との衝突により、ガス密度と表形式の断面積に応じて高速イオンが生成される。その後、イオン軌道は完全な3次元磁場中で計算され、迷走磁場とトロイダルコイル間ギャップ内の磁場の大きさの重要性が示される。新型1 MW NBIに特化した実験キャンペーン中、ビームダクト加熱はダクト上半分に配置された熱電対列によって測定された。高速イオンとダクト壁との衝突は、特徴的なパターンを有する局所的な温度上昇を引き起こす。COMPASSにおいて、実験的に測定された高速イオンの電力堆積位置は、再電離過程後のイオン損失のモデリングと定性的に一致する。我々は、ダクト内部のホットスポットにおける堆積に対応する軌道の詳細を追跡する。実験とシミュレーションの定量的比較により、ダクト内部には予想以上の量の中性ガスが存在していたことが示され、本研究は将来のCOMPASS UpgradeにおけるNBIダクト設計の指針となるであろう。