AbstractTemperatures, densities and confinement of deuterium plasmas confined in tokamaks have been achieved within the last decade that are approaching those required for a D-T reactor. As a result, the unique phenomena present in a D-T reactor plasma (D-T plasma confinement, α confinement, α heating and possible α-driven instabilities) can now be studied in the laboratory. Recent experiments on the Tokamak Fusion Test Reactor (TFTR) have been the first magnetic fusion experiments to study plasmas with reactor fuel concentrations of tritium. The injection of about 20 MW of tritium and 14 MW of deuterium neutral beams into the TFTR produced a plasma with a T-to-D density ratio of about 1 and yielding a maximum fusion power of about 9.2 MW. The fusion power density in the core of the plasma was about 1.8 MWm−3, approximating that expected in a D-T fusion reactor. A TFTR plasma with a T-to-D density ratio of about 1 was found to have about 20% higher energy confinement time than a comparable D plasma, indicating a confinement scaling with average ion mass A of τE ∁ A0.6. The core ion temperature increased from 30 to 37 keV owing to a 35% improvement of ion thermal conductivity. Using the electron thermal conductivity from a comparable deuterium plasma, about 50% of the electron temperature increase from 9 to 10.6 keV can be attributed to electron heating by the α particles. The approximately 5% loss of α particles, as observed on detectors near the bottom edge of the plasma, was consistent with classical first orbit loss without anomalous effects. Initial measurements have been made of the confined high energy α particles and the resultant α ash density. At fusion power levels of 7.5 MW, fluctuations at the toroidal Alfvén eigen-mode frequency were observed by the fluctuation diagnostics. However, no additional α loss due to the fluctuations was observed. These D-T experiments will continue over a broader range of parameters and higher power levels.
過去10年間に、トカマク内の重水素プラズマの温度、密度、および閉じ込めは、D-T反応炉に必要な値に近づきつつある。その結果、D-T反応炉プラズマに存在する特有の現象（D-Tプラズマの閉じ込め、α粒子の閉じ込め、α粒子加熱、および可能性のあるα粒子駆動不安定性）を実験室で研究できるようになった。トカマク核融合試験炉（TFTR）での最近の実験は、反応炉レベルのトリチウム濃度を持つプラズマを研究した最初の磁場核融合実験である。約20 MWのトリチウムと14 MWの重水素中性粒子ビームをTFTRに注入した結果、T/D密度比が約1のプラズマが生成され、最大核融合出力は約9.2 MWに達した。プラズマ中心部の核融合出力密度は約1.8 MWm⁻³であり、D-T反応炉で予想される値に近似していた。T/D密度比が約1のTFTRプラズマでは、同等の重水素プラズマと比較してエネルギー閉じ込め時間が約20%向上し、平均イオン質量Aに対する閉じ込めのスケーリングはτ∝A⁰.⁶であることを示した。中心部のイオン温度は、イオン熱伝導率の35%の改善により、30 keVから37 keVに上昇した。同等の重水素プラズマの電子熱伝導率を用いると、電子温度の9 keVから10.6 keVへの上昇の約50%は、α粒子による電子加熱に起因すると考えられる。プラズマ底部付近の検出器で観測されたα粒子の損失は約5%であり、異常な効果を伴わない古典的な第一軌道損失と一致していた。閉じ込められた高エネルギーα粒子と、それに伴うα粒子灰密度の測定が開始された。7.5 MWの核融合出力レベルにおいて、トロイダルアルフヴェン固有モード周波数でのゆらぎが変動診断によって観測された。しかし、このゆらぎによる追加のα粒子損失は観測されなかった。これらのD-T実験は、より広いパラメータ範囲とより高い出力レベルで継続される予定である。