We report, for the first time, non-disruptive central fueling experiments utilizing Compact Torus (CT) plasma injection in the medium-sized fully-superconducting tokamak, EAST (R0 = 1.9 m, a = 0.45 m, Bt = 1.5–2.5 T). In these experiments, the CT plasma achieved velocities near 150 km s−1, with electron densities of 1.6 × 1022 m−3 and particle numbers reaching 1.3 × 1020. After traversing approximately 1300 mm through the drift tube, the CT plasma was successfully injected into the normalized poloidal flux surface at ΨN = 0.8–0.85, corresponding to a magnetic field strength of 2.05–2.02 T. This direct injection depth exceeds predictions from empirical formulas and represents the highest magnetic field strength at which CT injection has been demonstrated to date. Following the direct injection, CT particles underwent further indirect inward diffusion toward the core region. Density measurements revealed that CT deposition disrupted the density profile in the core of the tokamak, resulting in a hollow distribution that ultimately evolved into a more peaked density profile. These findings have important implications for improving plasma confinement in tokamaks.
我々は、中型の全超伝導トカマクEAST（R0 = 1.9 m、a = 0.45 m、Bt = 1.5–2.5 T）において、コンパクトトーラス（CT）プラズマ注入を用いた非破壊的中心燃料供給実験を初めて報告する。これらの実験では、CTプラズマは約150 km s−1の速度を達成し、電子密度は1.6 × 1022 m−3、粒子数は1.3 × 1020に達した。ドリフトチューブを約1300 mm通過した後、CTプラズマは、磁場強度2.05–2.02 Tに相当する規格化ポロイダル磁束面ΨN = 0.8–0.85へ正常に注入された。この直接注入深さは経験式による予測を超えており、これはこれまでにCT注入が実証された中で最も高い磁場強度を表す。直接注入後、CT粒子はコア領域に向かってさらに間接的な内向き拡散を受けた。密度測定により、CT堆積がトカマクのコアにおける密度分布を乱し、中空分布をもたらし、最終的によりピーク化した密度分布へと発展することが明らかになった。これらの知見は、トカマクにおけるプラズマ閉じ込めの改善に重要な意味を持つ。