Ice pellet injection is performed in the heliotron Large Helical Device (LHD). The pellets are injected in short series, with up to eight individual pellets. Parameter variations are performed for the pellet ice isotopes, the LHD magnetic configurations, the heating scenario, and some others. These experiments are performed in order to find out whether deeper fueling can be achieved with a series of pellets compared to single pellets. An increase of the fueling efficiency is expected since pre-cooling of the plasma by the first pellets within a series could aid deeper penetration of later pellets in the same series. In addition, these experiments show which boundary conditions must be fulfilled to optimize the technique. The high-field side injection of pellets, as proposed for deep fueling in a tokamak, will not be feasible with the same efficiency in a stellarator or heliotron because there the magnetic field gradient is smaller than in a tokamak of comparable size. Hence, too shallow pellet fueling, in particular in a large device or a fusion reactor, will be an issue that can be overcome only by extremely high pellet velocities, or other techniques that will have to be developed in the future. It turned out by our investigations that the fueling efficiency can be enhanced by the injection of a series of pellets to some extent. However, further investigations will be needed in order to optimize this approach for deep particle fueling.
ヘリオトロン装置LHDにおいてペレット入射が実施される。ペレットは短い連続で入射され、最大8個の個別ペレットが使用される。パラメータの変動は、ペレットの同位体、LHDの磁気配位、加熱シナリオ、およびその他の要因について行われる。これらの実験は、単一ペレットと比較して、一連のペレットによってより深い燃料供給が達成できるかどうかを調べるために実施される。一連のペレット内の最初のペレットによるプラズマの予備冷却が、後続のペレットのより深い浸透を助ける可能性があるため、燃料供給効率の向上が期待される。さらに、これらの実験は、この手法を最適化するために満たすべき境界条件を示す。トカマクにおける深い燃料供給のために提案されている高磁場側からのペレット入射は、ヘリオトロンやステラレータでは同等の効率では実現不可能である。なぜなら、同等の規模のトカマクと比較して、これらの装置では磁場勾配が小さいからである。したがって、浅すぎるペレット燃料供給は、特に大型装置や核融合炉において問題となり、これを克服するには極めて高いペレット速度か、あるいは将来開発されるべき他の技術が必要となる。我々の調査により、一連のペレットの入射によって燃料供給効率がある程度向上できることが明らかになった。しかしながら、深い粒子燃料供給のためのこの手法の最適化には、さらなる研究が必要である。