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, alpha confinement, alpha heating and possible alpha-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 ≈20 MW of tritium and 14 MW of deuterium neutral beams into the TFTR produced a plasma with a T/D density ratio of ≈1 and yielded a maximum fusion power of ≈9.2 MW. The fusion power density in the core of the plasma was ≈1.8 MW m−3, approximating that expected in a D-T fusion reactor. A TFTR plasma with a T/D density ratio of ≈1 was found to have ≈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 keV to 37 keV due to a 35% improvement in ion thermal conductivity. Using the electron thermal conductivity from a comparable deuterium plasma, about 50% of the electron temperature increase from 9 keV to 10.6 keV can be attributed to electron heating by the alpha-particles. The ∼5% loss of alpha-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 energetic alphas and the resultant alpha ash density. At fusion power levels of 7.5 MW, fluctuations at the toroidal Alfvén eigenmode frequency were observed by the fluctuation diagnostics. However, no additional alpha 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年の間に、トカマク装置において重水素プラズマの温度、密度、閉じ込めは、D-T炉に必要とされる値に近づきつつある。その結果、D-T炉プラズマに特有の現象（D-Tプラズマの閉じ込め、アルファ粒子の閉じ込め、アルファ粒子加熱、および可能性のあるアルファ粒子駆動不安定性）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）における最近の実験は、炉心燃料濃度の三重水素を含むプラズマを研究した最初の磁場閉じ込め核融合実験である。TFTRに約20 MWの三重水素と14 MWの重水素の中性粒子ビームを入射することにより、T/D密度比が約1のプラズマが生成され、最大約9.2 MWの核融合出力が得られた。プラズマ中心部の核融合出力密度は約1.8 MW m⁻³であり、D-T核融合炉で予想される値に近い。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がτE ≈ A⁰.⁶であることが示された。中心イオン温度は、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、電子温度上昇の約50%（9 keVから10.6 keV）はアルファ粒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アルファ粒子の損失は約5%であり、古典的な第一軌道損失と一致し、異常損失は見られなかった。閉じ込められた高エネルギーアルファ粒子と、それに伴うアルファ灰密度の初期測定が行われた。7.5 MWの核融合出力レベルにおいて、変動診断によりトロイダルアルヴェン固有モード周波数の変動が観測された。しかし、この変動によるアルファ粒子の追加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。