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Overview of the first Wendelstein 7-X long pulse campaign with fully water-cooled plasma facing components

O. Grulke, C. Albert, J.A. Alcuson Belloso, P. Aleynikov, K. Aleynikova, A. Alonso, G. Anda, T. Andreeva, M. Arvanitou, E. Ascasibar2024年11月Nuclear FusionIF 3出版社

After a long device enhancement phase, scientific operation resumed in 2022. The main new device components are the water cooling of all plasma facing components and the new water-cooled high heat flux divertor units. Water cooling allowed for the first long-pulse operation campaign. A maximum discharge length of 8 min was achieved with a total heating energy of 1.3 GJ. Safe divertor operation was demonstrated in attached and detached mode. Stable detachment is readily achieved in some magnetic configurations but requires impurity seeding in configurations with small magnetic pitch angle within the edge islands. Progress was made in the characterization of transport mechanisms across edge magnetic islands: Measurement of the potential distribution and flow pattern reveals that the islands are associated with a strong poloidal drift, which leads to rapid convection of energy and particles from the last closed flux surface into the scrape-off layer. Using the upgraded plasma heating systems, advanced heating scenarios were developed, which provide improved energy confinement comparable to the scenario, in which the record triple product for stellarators was achieved in the previous operation campaign. However, a magnetic configuration-dependent critical heating power limit of the electron cyclotron resonance heating was observed. Exceeding the respective power limit leads to a degradation of the confinement.

日本語訳

長期間の装置強化段階を経て、科学運転は2022年に再開された。主要な新規装置構成要素は、全プラズマ対向機器の水冷化と、新型の水冷式高熱流束ダイバータユニットである。水冷化により、初の長時間パルス運転キャンペーンが可能になった。最大放電長は8分に達し、総加熱エネルギーは1.3 GJであった。安全なダイバータ運転は、アタッチドモードとデタッチドモードの両方で実証された。安定したデタッチメントは一部の磁気配位では容易に達成されるが、周辺アイランド内の磁気ピッチ角が小さい配位では不純物シーディングが必要となる。周辺磁気アイランドを横切る輸送機構の特性評価において進展があった。電位分布と流れパターンの測定により、アイランドは強いポロイダルドリフトを伴い、それが最終閉鎖磁気面からスクレイプオフ層へのエネルギーと粒子の急速な対流を引き起こすことが明らかになった。アップグレードされたプラズマ加熱システムを用いて、前回の運転キャンペーンにおいてステラレータの記録的なトリプル積が達成されたシナリオに匹敵する、改善されたエネルギー閉じ込めを提供する先進加熱シナリオが開発された。しかしながら、電子サイクロトロン共鳴加熱には、磁気配位に依存する臨界加熱電力限界が観測された。それぞれの電力限界を超えると、閉じ込めの劣化を引き起こす。

装置

wendelstein-7x高精度(タイトル一致)

wiki

Plasma-facing componentWendelstein

AIによる論文要約

ウェンデルシュタイン7-Xの最初の長時間運転キャンペーンの概要
JAこの論文は、核融合プラズマ物理の研究者や、ウェンデルシュタイン7-Xの運転に携わる技術者に有益です。プラズマ対向部材の冷却技術や、長時間運転に向けた課題解決の事例を学べます。#Wendelstein7X #LongPulseOperation #PlasmaFacingComponents #DivertorPerformance #TransportMechanism
LLM向け: {'Title': '概要:ウェンデルシュタイン7-Xの最初の長時間運転キャンペーン', 'Author(s)': 'ウェンデルシュタイン7-Xチーム', 'R…

この論文は、ウェンデルシュタイン7-Xの新しい水冷プラズマ対向部材の導入により、初めて長時間運転が可能になったことを報告しています。最大8分間の放電と1.3GJの総加熱エネルギーを達成し、安全なダイバータ運転を実証しました。また、エッジ磁気島の輸送メカニズムの解明や、高性能加熱シナリオの開発など、重要な進展がありました。

Overview of the first Wendelstein 7-X long pulse campaign with fully water-cooled plasma facing components
ENThis paper is of interest to fusion researchers, plasma physicists, and engineers working on stellarator-type fusion devices. It provides valuable insights into the operational capabilities and challenges of the Wendelstein 7-X device, which is a leading experimental fusion reactor.#Wendelstein7X #FusionReactor #PlasmaPhysics #LongPulseOperation #WaterCooling
LLM向け: {'Title': 'Overview of the first Wendelstein 7-X long pulse campaign with fully …

This paper describes the successful long-pulse operation of the Wendelstein 7-X fusion reactor, enabled by the water cooling of all plasma-facing components. Key achievements include 8-minute discharges with 1.3 GJ of total heating energy, stable plasma detachment, and advanced heating scenarios with improved energy confinement.

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