Pellet injection is the most promising technique to achieve efficient plasma core fuelling, key for attaining stationary scenarios in large magnetic confinement fusion devices. In this paper, the injection of pellets with different volumes and speeds into standard plasma scenarios in ITER (tokamak) and Wendelstein 7-X (stellarator) is studied by modeling the pellet ablation and particle deposition, focusing on the evaluation of the expected differences in pellet plasmoid drifts in tokamaks and stellarators. Since the efficiency of the damping-drift mechanisms is predicted to depend on the magnetic configuration, device-specific characteristics are expected for the temporal evolution of the plasmoid drift acceleration. For instance, plasmoid-internal Pfirsch–Schlüter currents dominate the drift damping process for stellarators, while plasmoid-external currents are more relevant for tokamaks. Also, relatively larger drifts are in principle expected for W7-X due to higher field gradients in relation to machine dimensions. However, shorter plasmoid-internal charge reconnection lengths result in the drift damping due to internal Pfirsch–Schlüter currents being more effective than in a tokamak. Therefore, the average relative drift displacement during the whole plasmoid homogenization may a priori be comparable in both magnetic configurations. Moreover, High Field Side (HFS) injection is expected to be highly advantageous to maximize pellet particle deposition in ITER, whereas it may only be beneficial in medium to high β environments in W7-X. Finally, there may be means for the optimization of pellet injection configurations in both ITER and W7-X for the considered plasma scenarios despite the sizeable differences in the relative importance of the mechanisms of plasmoid drift acceleration and deceleration in play.
ペレット入射は、大型磁気閉じ込め核融合装置における定常シナリオを達成するための鍵となる、効率的なプラズマ中心部への燃料供給を実現する最も有望な技術である。本論文では、ITER（トカマク）およびWendelstein 7-X（ステラレーター）の標準プラズマシナリオに対して、異なる体積および速度を持つペレットの入射を、ペレットのアブレーションと粒子堆積のモデル化によって研究し、トカマクとステラレーターにおけるペレットプラズモイドドリフトの予想される差異の評価に焦点を当てている。ドリフト減衰機構の効率は磁場配位に依存すると予測されるため、プラズモイドドリフト加速度の時間発展には装置固有の特性が期待される。例えば、プラズモイド内部のピルシュ・シュリューター電流はステラレーターのドリフト減衰過程を支配するが、プラズモイド外部の電流はトカマクにより関連する。また、原理的には、W7-Xでは機械寸法に対する磁場勾配が大きいため、比較的大きなドリフトが期待される。しかしながら、プラズモイド内部の電荷再結合長が短いため、内部ピルシュ・シュリューター電流によるドリフト減衰はトカマクよりも効果的である。したがって、プラズモイド全体の均質化の間の平均相対ドリフト変位は、先験的には両方の磁場配位で同等であり得る。さらに、高磁場側（HFS）入射は、ITERにおけるペレット粒子堆積を最大化するために非常に有利であると期待されるが、W7-Xでは中程度から高いβ環境でのみ有益であり得る。最後に、関与するプラズモイドドリフトの加速および減速機構の相対的重要度にかなりの差異があるにもかかわらず、考慮されたプラズマシナリオに対してITERとW7-Xの両方でペレット入射配位を最適化する手段がある可能性がある。