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Fusion product losses due to fishbone instabilities in deuterium JET plasmas

V.G. Kiptily, M. Fitzgerald, V. Goloborodko, S.E. Sharapov, C.D. Challis, D. Frigione, J. Graves, M.J. Mantsinen, P. Beaumont, M. Garcia-Munoz2018年被引用 17Nuclear FusionIF 3出版社

During development of a high-performance hybrid scenario for future deuterium–tritium experiments on the Joint European Torus, an increased level of fast ion losses in the MeV energy range was observed during the instability of high-frequency n  =  1 fishbones. The fishbones are excited during deuterium neutral beam injection combined with ion cyclotron heating. The frequency range of the fishbones, 10–25 kHz, indicates that they are driven by a resonant interaction with the NBI-produced deuterium beam ions in the energy range  ⩽120 keV. The fast particle losses in a much higher energy range are measured with a fast ion loss detector, and the data show an expulsion of deuterium plasma fusion products, 1 MeV tritons and 3 MeV protons, during the fishbone bursts. An MHD mode analysis with the MISHKA code combined with the nonlinear wave-particle interaction code HAGIS shows that the loss of toroidal symmetry caused by the n  =  1 fishbones affects strongly the confinement of non-resonant high energy fusion-born tritons and protons by perturbing their orbits and expelling them. This modelling is in a good agreement with the experimental data.

日本語訳

将来の重水素–トリチウム実験のための高性能ハイブリッドシナリオの開発中に、JET(共同欧州トーラス)において、高周波数n = 1フィッシュボーン不安定性の際にMeVエネルギー領域の高速イオン損失の増加が観測された。フィッシュボーンは、中性粒子ビーム入射とイオンサイクロトロン加熱の併用中に励起される。フィッシュボーンの周波数範囲(10–25 kHz)は、これらがNBI生成の重水素ビームイオン(エネルギー範囲≤120 keV)との共鳴相互作用によって駆動されることを示している。さらに高いエネルギー領域における高速粒子損失は、高速イオン損失検出器を用いて測定され、そのデータはフィッシュボーンバースト中に重水素プラズマ融合生成物である1 MeVトリトンと3 MeV陽子の排出を示している。MISHKAコードによるMHDモード解析と非線形波動–粒子相互作用コードHAGISを組み合わせたモデリングにより、n = 1フィッシュボーンによるトロイダル対称性の破れが、非共鳴な高エネルギー核融合生成トリトンと陽子の閉じ込めに強く影響を及ぼし、それらの軌道を摂動させて排出することが示された。このモデリング結果は実験データと良好な一致を示している。

装置

jet高精度(タイトル一致)

wiki

JETDeuteriumFusion product
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