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Micro-particle injection experiments in ADITYA-U tokamak using an inductively driven pellet injector

Sambaran Pahari, Rahulnath P.P., Aditya Nandan Savita, Pradeep Kumar Maurya, Saroj Kumar Jha, Neeraj Shiv, Raghavendra K., Harsh Hemani, Belli Nagaraju, Sukantam Mahar2024年5月Nuclear FusionIF 3出版社

A first-of-its-kind, inductively driven micro-particle (Pellet) accelerator and injector have been developed and operated successfully in ADITYA-U circular plasma operations, which may ably address the critical need for a suitable disruption control mechanism in ITER and future tokamak. The device combines the principles of electromagnetic induction, pulse power technology, impact, and fracture dynamics. It is designed to operate in a variety of environments, including atmospheric pressure and ultra-high vacuum. It can also accommodate a wide range of pellet quantities, sizes, and materials and can adjust the pellets' velocities over a coarse and fine range. The device has a modular design such that the maximum velocity can be increased by increasing the number of modules. A cluster of lithium titanate/carbonate (Li2TiO3/Li2CO3) impurity particles with variable particle sizes, weighing ∼50–200 mg are injected with velocities of the order of ∼200 m s−1 during the current plateau in ADITYA-U tokamak. This leads to a complete collapse of the plasma current within ∼5–6 ms of triggering the injector. The current quench time is dependent on the amount of impurity injected as well as the compound, with Li2TiO3 injection causing a faster current quench than Li2CO3 injection, as more power is radiated in the case of Li2TiO3. The increase in radiation due to the macro-particle injection starts in the plasma core, while the soft x-ray emission indicates that the entire plasma core collapses at once.

日本語訳

前例のない、誘導駆動式の微粒子(ペレット)加速器および入射装置が開発され、ADITYA-Uの円形プラズマ運転において成功裏に運用された。この装置は、ITERおよび将来のトカマクにおける適切なディスラプション制御機構の重喫な必要性に、巧みに対処し得るものである。本装置は、電磁誘導、パルスパワー技術、衝撃、および破壊力学的原理を組み合わせたものである。本装置は、大気圧おおび超高真空を含む様々な環境で動運するように設計されている。また、広範域のペレット量、サイズ、材料に対処でき、ペレット速を粗い範域おおび細かい範域で調節することができる。本装置はモジュール設計であり、モジュール数を増やすことで最速を増加させることができる。ADITYA-Uトカマクの電流プラトー中に、様々な粒形を有するチタン酸リチウム/炭酸リチウム(Li2TiO3/Li2CO3)不純物粒子のクラスター(重量は∼50–200 mg)が、∼200 m s−1のオーダーの速度で注入された。これにより、入射装置のトリガーから∼5–6 ms以内にプラズマ電流の完全な崩壊が引り起される。電流クエンチ時間は、注された不純物の量おおび化合物に依存し、Li2TiO3注はLi2CO3注よりも速い電流クエンチを引り起す。これは、Li2TiO3の場合により多く電力が放されるためである。マク粒子注による放の増加はプラズマコアで始まる。一方、軟X線放は、プズマコア全が一度に崩壊ることを示している。

装置

iter中精度(概要文一致)

wiki

ADITYAADITYA-U

AIによる論文要約

ADITYAーU トカマクにおける誘導駆動マイクロ粒子注入実験
JAこの論文は、トカマクにおける崩壊制御メカニズムの開発に興味のある核融合研究者や、プラズマ物理、電磁工学、材料科学などの研究者に役立つと考えられます。#トカマク #崩壊制御 #マイクロ粒子注入 #プラズマ物理 #核融合

この論文では、ITER や将来のトカマクにおける重要な崩壊制御メカニズムとして、誘導駆動型マイクロ粒子(ペレット)加速器と注入装置の開発と運用について報告しています。この装置は、電磁誘導、パルス電力技術、衝撃、破壊力学の原理を組み合わせており、さまざまな環境で使用でき、ペレットの量、サイズ、材質、速度を調整できます。ADITYA-Uトカマクでは、リチウムチタン酸塩/炭酸塩のインピュリティ粒子を注入し、プラズマ電流を5-6ミリ秒で完全に停止させることができました。

Micro-particle injection experiments in ADITYA-U tokamak using an inductively driven pellet injector
ENThis paper would be of interest to fusion researchers and engineers working on disruption control and plasma stability in tokamaks.#FusionResearch #PlasmaPhysics #DisruptionControl #ITER

This paper describes a new device that can rapidly inject small particles into a tokamak plasma, causing the plasma to quickly collapse. This could be useful for controlling disruptions in future fusion reactors like ITER.

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