This paper quantifies the particle confinement of pellet-fuelled plasmas as measured in the Mega Ampere Spherical Tokamak. The dataset is restricted mostly to neutral beam heated plasmas in H-mode and to shallow pellets launched from the high-field side. It is shown that the pellet deposition can be explained only by invoking the ∇B drift of the pellet ablatant. The pellet creates a zone with positive density gradient and increased temperature gradient. Simulations show that these changes could increase the level of micro-turbulence and thus enhance further the penetration of pellet-deposited particles towards the core. Post-pellet dynamics of the density profile is characterized by the pellet retention time τpel. It is shown that τpel correlates with the status of the edge transport barrier (L-mode or H-mode) and decreases rapidly for pellet deposition radius rpel approaching the plasma edge. For ELMy H-mode and pellet deposition radius of rpel ≈ 0.8a, the pellet retention time is about 20% of the energy confinement time. The fuelling requirement by the pellets for ITER and the Component Test Facility based on the spherical tokamak is discussed.
本論文は、メガアンペア級球状トカマクにおいて測定された、ペレット燃料供給プラズマの閉じ込めを定量化するものである。データセットは、主にHモードにおける中性粒子ビーム加熱プラズマと、高磁場側から入射された浅いペレットに限定されている。ペレットの堆積は、ペレットアブラトの∇Bドリフトを考慮することによってのみ説明できることが示されている。ペレットは、正の密度勾配と増大した温度勾配を有する領域を生成する。シミュレーションにより、これらの変化が微視的乱流のレベルを増大させ、それによってペレット堆積粒子のコア領域への更なる浸透を促進し得ることが示されている。ペレット入射後の密度分布の動的挙動は、ペレット滞留時間τpelによって特徴づけられる。τpelは、周辺輸送障壁の状態（LモードまたはHモード）と相関し、ペレット堆積半径rpelがプラズマ端に近づくにつれて急速に減少することが示されている。ELMy Hモードにおいて、ペレット堆積半径がrpel ≈ 0.8aの場合、ペレット滞留時間はエネルギー閉じ込め時間の約20%である。球状トカマクに基づくITERおよびコンポーネント試験施設におけるペレット燃料供給要件について議論する。