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Overview of recent results from the ST40 compact high-field spherical tokamak

S.A.M. McNamara, A. Alieva, M.S. Anastopoulos Tzanis, O. Asunta, J. Bland, H. Bohlin, P.F. Buxton, C. Colgan, A. Dnestrovskii, E. du Toit2024年11月Nuclear FusionIF 3出版社

ST40 is a compact, high-field () spherical tokamak (ST) with a mission to expand the physics and technology basis for the ST route to commercial fusion. The ST40 research programme covers confinement and stability; solenoid-free start-up; high-performance operating scenarios; and plasma exhaust. In 2022, ST40 obtained central deuterium ion temperatures of , demonstrating for the first time that pilot plant relevant ion temperatures can be reached in a compact, high-field ST. Analysis of these high-ion temperature plasmas is presented, including a summary of confinement, transport and microstability characteristics, and energetic particle instabilities. Recent scenario development activities have focused on establishing diverted H-mode plasmas across a range of toroidal fields and plasma currents, along with scenarios with high non-inductive current fractions. In future operations, beginning in 2025, a 1 MW dual frequency (104/137 GHz) electron cyclotron (EC) system will be installed to enable the study of EC and electron Bernstein wave plasma start-up and current drive. Predictive modelling of the potential performance of these systems is presented.

日本語訳

ST40は、コンパクトで高磁場()の球状トカマク(ST)であり、商用核融合へのST経路のための物理学および技術基盤を拡大する使命を有する。ST40の研究プログラムは、閉じ込めと安定性、ソレノイドフリー立ち上げ、高性能運転シナリオ、およびプラズマ排気を対象としている。2022年、ST40は中心重水素イオン温度( )を達成し、コンパクトで高磁場のSTにおいてパイロットプラントに関連するイオン温度に初めて到達できることを実証した。これらの高イオン温度プラズマの解析が提示され、閉じ込め、輸送、微視的安定性特性、および高エネルギー粒子不安定性の要約が含まれる。最近のシナリオ開発活動は、様々なトロイダル磁場とプラズマ電流にわたってダイバータ付きHモードプラズマを確立すること、および高い非誘導電流分率のシナリオに焦点を当ててきた。2025年開始の将来の運転では、1 MWの二周波数(104/137 GHz)電子サイクロトロン(EC)システムが設置され、ECおよび電子バーンスタイン波によるプラズマ立ち上げと電流駆動の研究を可能にする。これらのシステムの潜在的な性能の予測モデリングが提示される。

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Spherical tokamak

AIによる論文要約

高磁場球状トカマク ST40 の最近の成果概要
JAこの論文は、核融合研究者や学生、核融合技術に興味のある一般の方々に向けて書かれている。球状トカマクの最新の進展と課題を理解することができる。#ST40 #spherical_tokamak #high_field #high_temperature_plasma #non-inductive_startup
LLM向け: {'Title': 'Overview of recent results from the ST40 compact high-field spherical…

ST40は高磁場の小型球状トカマクで、商用核融合炉への道筋を探るための研究を行っている。2022年にはイオン温度が1000度を超える高性能プラズマを達成し、球状トカマクでも高温プラズマが得られることを示した。今後はECHを使った無ソレノイド始動や高非誘導電流運転の研究を行う予定である。

Overview of Recent Results from the ST40 Compact High-Field Spherical Tokamak
ENThis paper is essential reading for fusion researchers, particularly those interested in spherical tokamak designs and the path towards commercial fusion power. Students in plasma physics and fusion engineering will also find the technical details and latest advancements informative.#ST40 #CompactFusion #HighFieldTokamak #IonTemperature #DiversionScenarios #ECCurrentDrive
LLM向け: {'Title': 'Overview of Recent Results from the ST40 Compact High-Field Spherical…

The ST40 is a compact, high-field spherical tokamak exploring the physics and technology for commercial fusion. It has achieved record-breaking ion temperatures, demonstrated diverted H-mode operation, and is developing scenarios with high non-inductive current fractions. Upcoming upgrades include a 1 MW electron cyclotron system for start-up and current drive studies.

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