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Radiative type-III ELMy H-mode in all-tungsten ASDEX Upgrade

J. Rapp, A. Kallenbach, R. Neu, T. Eich, R. Fischer, A. Herrmann, S. Potzel, G.J. van Rooij, J.J. Zielinski, the ASDEX Upgrade team2012年被引用 11Nuclear FusionIF 3出版社

The type-III ELMy H-mode might be the solution for an integrated ITER operation scenario fulfilling the fusion power amplification factor (output fusion power to input heating power) of Q = 10 with simultaneous acceptable steady-state and transient power loads to the plasma-facing components. This highly radiative type-III ELMy H-mode is achieved by nitrogen seeding. Experiments on the tokamak ASDEX Upgrade, in which all plasma-facing components are coated with tungsten, showed favourable confinement conditions (H98(y,2) = 1) at high plasma pressure (βN = 2.4). The power load to the plasma-facing components is as low as ≈3 MW m−2 during the peak heat loads due to edge localized modes (ELMs) at high radiative power fractions of frad ≈ 0.75. In those high-density discharges the central impurity concentration is very low as a result of hollow nitrogen density profiles and minimal erosion of tungsten. The tungsten erosion is not only suppressed in between ELMs, when the divertor is detached, but also during the type-III ELM activity. Such low impurity concentrations in the plasma core might lead to even higher fusion amplification factors in ITER than 10. This is a demonstration of the compatibility of the radiating type-III ELMy H-mode with a tungsten divertor and main chamber wall, with sufficient confinement and favourable power exhaust characteristics. Together with previous results in all-carbon devices this demonstration strengthens the case for a potential application of a Q = 10 scenario on ITER.

日本語訳

type-III ELMy Hモードは、核融合出力増倍率(出力核融合出力と入力加熱出力の比)Q = 10を満たし、同時にプラズマ対向機器への定常および過渡的な電力負荷が許容可能である、統合されたITER運転シナリオの解決策となるかもしれない。この高放射型type-III ELMy Hモードは、窒素シーディングによって達成される。すべてのプラズマ対向機器がタングステンでコーティングされたトカマクASDEX Upgradeでの実験は、高プラズマ圧力(βN = 2.4)において良好な閉じ込め条件(H98(y,2) = 1)を示した。プラズマ対向機器への電力負荷は、高い放射損失割合(frad ≈ 0.75)において、周辺局在モード(ELM)によるピーク熱負荷時で≈3 MW m−2と低い。これらの高密度放電では、中空の窒素密度分布とタングステンの侵食が最小限であることの結果として、中心不純物濃度は非常に低い。タングステンの侵食は、ダイバータが非接触状態にあるELM間だけでなく、type-III ELM活動中にも抑制される。プラズマ中心部のこのような低い不純物濃度は、ITERにおける核融合増倍率を10よりもさらに高くする可能性がある。これは、放射型type-III ELMy Hモードが、タングステンダイバータおよび主室壁と両立し、十分な閉じ込めと好ましい電力排気特性を備えていることの実証である。全炭素装置でのこれまでの結果と合わせて、この実証は、ITERへのQ = 10シナリオの適用可能性を強く支持するものである。

装置

asdex-upgrade高精度(タイトル一致)iter低精度(概要文一致)

wiki

TungstenASDEXEdge localized modeASDEX UpgradeH-modeELMy H-mode
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