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MHD induced neutral beam ion loss from NSTX plasmas

D.S. Darrow, E.D. Fredrickson, N.N. Gorelenkov, A.L. Roquemore, K. Shinohara2008年被引用 21Nuclear FusionIF 3出版社

Bursts of ∼60 kHz activity on Mirnov coils, identified as energetic particle modes, occur frequently in NSTX plasmas and these are accompanied by bursts of neutral beam ion loss over a range in pitch angles. These losses have been measured with a scintillator type loss probe imaged with a high speed (> 10 000 frames s−1) video camera, giving the evolution of the energy and pitch angle distributions of the lost neutral beam ions over the course of the events. The instability occurs below the TAE frequency in NSTX (∼100 kHz) in high beta plasmas and may also be identified as a beta-induced Alfvén acoustic (BAAE) mode.The data from one burst that causes a 13% reduction in the neutron rate have been studied extensively and have several interesting features. First, the burst begins with the mode having a purely n = 1 character, sweeping downwards in frequency. However, there is no change to the underlying loss signal during this time interval. This indicates there is no phase space transport of fast (80 keV D) ions into the loss cone seen by the probe from the frequency sweeping. As the burst evolves further in time, a concurrent n = 2 mode arises, followed quickly by a concurrent n = 3 mode. During this period when multiple modes are present, loss over a wide range of pitch angles is seen simultaneously, suggesting stochastization of the beam ion phase space. There is no evidence of any sweeping in pitch angle of the loss in either phase of the burst, at least not on the 100 µs time scale.

日本語訳

Mirnovコイルにおける約60 kHzのバースト活動は、高エネルギー粒子モードと同定され、NSTXプラズマにおいて頻繁に発生し、これらはピッチ角の範囲にわたる中性粒子ビームイオンの損失バーストを伴う。これらの損失は、高速(>10,000フレーム/秒)ビデオカメラで撮像されたシンチレータ型損失プローブを用いて測定され、事象の経過にわたる失われた中性粒子ビームイオンのエネルギー分布とピッチ角分布の時間発展が得られた。この不安定性は、高ベータプラズマ中のNSTXにおけるTAE周波数(約100 kHz)以下で発生し、ベータ誘起アルフヴェン音響(BAAE)モードとしても同定され得る。中性子率の13%低下を引き起こす1回のバーストからのデータが詳細に研究され、いくつかの興味深い特徴が明らかになった。まず、バーストは純粋にn=1の特性を持つモードで始まり、周波数が下方に掃引する。しかしながら、この時間間隔の間、基礎となる損失信号には変化は見られない。これは、周波数掃引によって、プローブが検出する損失コーンへの高速(80 keV D)イオンの位相空間輸送が生じないことを示している。バーストがさらに時間発展すると、n=2のモードが同時に発生し、それに続いてn=3のモードが現れる。複数のモードが存在するこの期間中、広いピッチ角範囲にわたる損失が同時に観測され、ビームイオン位相空間のストカスティック化が示唆される。バーストのいずれの段階においても、少なくとも100 µsの時間スケールでは、損失のピッチ角掃引の証拠は見られない。

装置

nstx-u高精度(タイトル一致)

wiki

MagnetohydrodynamicsNeutral beamNSTXBeam ion
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