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Fast ion confinement in negative triangularity plasmas on the TCV tokamak

J. Poley-Sanjuán, A. Jansen Van Vuuren, M. Podestà, A. Fasoli, A.N. Karpushov, B.P. Duval, the TCV Team2026年4月Nuclear FusionIF 3出版社

Negative triangularity (NT) plasma configurations have been extensively studied in the Tokamak á Configuration Variable (TCV), and have displayed enhanced heat confinement for thermal electrons and ions. Herein, the question of fast-ion confinement is addressed. Limited NT and positive triangularity (PT) plasmas are compared. The plasma volume and position are kept the same between the discharges to match the neutral beam heating deposition, isolating the effect of triangularity. These plasmas were MHD-quiescent with quasi-stationary conditions, minimising additional MHD-induced transport. The upgraded TCV Fast Ion Loss Detector (FILD) and the fast neutron detector were used as the main diagnostics to probe the lost and confined fast-ion population. The FILD signal was higher for NT, suggesting higher fast-ion losses. The neutron production was, however, higher in the NT case, suggesting a higher confined fast-ion population. Modelling was able to reproduce the main experimental observations well, using neoclassical transport alone. The slowing-down fast-ion content was computed to be higher in the NT case, with fast-ion orbit-following indicating that this shape changed the relative number of fast-ion losses arriving at the FILD, while the total number of fast-ion losses to the wall remained similar. The discrepancy in the confined fast-ion population was mainly attributed to the charge-exchange fast-ion losses, which are significantly higher for the PT case.

日本語訳

負三角形度(NT)プラズマ配位は、Tokamak á Configuration Variable(TCV)において広く研究されており、熱電子および熱イオンに対して強化された熱閉じ込めを示してきた。本稿では、高速イオン閉じ込めの問題を扱う。リミター配位のNTおよび正三角形度(PT)プラズマを比較した。プラズマ体積と位置は、中性粒子ビーム加熱の堆積を一致させるために放電間で同じに保ち、三角形度の効果を分離した。これらのプラズマは、準定常条件を伴うMHD静穏なものであり、追加のMHD誘起輸送を最小限に抑えていた。アップグレードされたTCV高速イオン損失検出器(FILD)と高速中性子検出器を、失われた高速イオン集団と閉じ込められた高速イオン集団を調べる主要な診断装置として使用した。FILD信号はNTの場合の方が高く、より大きな高速イオン損失を示唆した。しかしながら、中性子生成はNTの場合の方が高く、より大きな閉じ込められた高速イオン集団を示唆した。モデリングは、新古典輸送のみを用いて、主要な実験観測をよく再現することができた。減速過程にある高速イオンの含有量はNTの場合の方が高いと計算され、高速イオンの軌道追跡により、この形状がFILDに到達する高速イオン損失の相対数を変化させた一方、壁への高速イオン損失の総数は同様のままであったことが示された。閉じ込められた高速イオン集団における不一致は、主に電荷交換高速イオン損失に起因しており、これはPTの場合に有意に高かった。

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Fusion Advanced Studies TorusEnergetic ionTCVTriangularityNegative triangularity

AIによる論文要約

TCVトカマクにおける負三角形度プラズマ中の高速イオン閉じ込め
JAFusion researchers and students interested in plasma shaping effects on fast ion confinement; also for those designing future tokamaks like ITER.#fusion #plasmaphysics #negativetriangularity #fastions #TCV
LLM向け: {"Title": "Fast ion confinement in negative triangularity plasmas on the TCV tok…

TCVトカマクにおいて、負三角形度(NT)と正三角形度(PT)のプラズマ形状を比較し、高速イオンの閉じ込めを調べました。NTプラズマでは、熱的な電子とイオンの閉じ込めが向上することが知られていますが、今回は高速イオンの挙動に着目しました。診断装置として高速イオン損失検出器(FILD)と中性子検出器を用いました。実験の結果、NTプラズマではFILD信号が高く、損失が多いように見えましたが、中性子生成量はNTの方が多いことから、閉じ込められている高速イオンは実際には多いことが分かりました。モデリングにより、この矛盾は、NT形状では損失イオンの検出器への到来方向が変わるためであり、壁への全損失は同程度であることが示されました。また、PTでは電荷交換による損失が大きいことも要因です。結論として、NT形状は高速イオンの閉じ込めにも優れていると言えます。

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