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Electron transport barrier and high confinement in configurations with internal islands close to the plasma edge of W7-X

N. Chaudhary, M. Hirsch, T. Andreeva, J. Geiger, R.C. Wolf, G.A. Wurden, the W7-X Team2024年10月Nuclear FusionIF 3出版社

The low magnetic shear in the Wendelstein 7-X (W7-X) stellarator makes it feasible to shape the separatrix by the large islands constituting an island-divertor, and this can be exploited to access various magnetic configurations, including samples of different internal island sizes and locations. To investigate the configuration effects on the plasma confinement, a configuration scan was performed by changing the coil currents to vary the rotational transform between values and at the plasma boundary with different power levels (2, 4, 6 MW) of electron cyclotron resonance heating (ECRH) at a maximum plasma density of . neutral beam injection (NBI) heating was also applied during some configurations of the scan to create a density ramp and access high densities beyond the X2 ECRH cutoff. For the magnetic configurations, where the and island chains were moved closer to separatrix but remaining inside the last closed flux surface, the electron cyclotron emission shows that an electron temperature, , pedestal develops already during ECRH heated plasma buildup phase indicating a transport barrier, and the barrier sustains irrespective of changed plasma heating conditions such as NBI in the later part of discharge. The transport barrier is broken by subsequent fast crashes, observed with multiple plasma diagnostics with characteristics such as tokamak edge localized modes, and the corresponding crash amplitude and frequency vary with plasma pressure. The impact of the transport barrier on plasma confinement can be seen through the increased core profile, which could be responsible for the overall increase in the stored diamagnetic energy by approximately 10% for these configurations. After the plasma heating is terminated, a backwards transition to a degraded confinement state is also observed. These observations indicate a configuration triggered high confinement mode in low shear W7-X. This work focuses on the occurrence of this transport barrier for different magnetic configurations and its relation to internal magnetic islands.

日本語訳

Wendelstein 7-X(W7-X)ステラレータにおける低磁気シアは、アイランド・ダイバータを構成する大きな島によりセパラトリクスを整形することを可能にし、これを利用して、異なる内部島サイズと位置のサンプルを含む様々な磁気配位にアクセスすることができる。プラズマ閉じ込めに対する配位効果を調べるために、コイル電流を変化させてプラズマ境界における回転変換を値 と の間で変化させ、最大プラズマ密度 において電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)の異なるパワーレベル(2, 4, 6 MW)を用いた配位スキャンが実施された。また、スキャンのいくつかの配位では、密度ランプを生成し、X2 ECRHカットオフを超える高密度にアクセスするために、中性ビーム入射(NBI)加熱も適用された。 島鎖と 島鎖がセパラトリクスに近づけられたが最後の閉磁気面の内側に留まる磁気配位では、電子サイクロトロン放射は、電子温度 ペデスタルがECRH加熱プラズマ立ち上げ段階ですでに発達することを示しており、輸送障壁を示唆している。この障壁は、放電後期におけるNBIなどの変更されたプラズマ加熱条件にかかわらず持続する。輸送障壁は、その後の高速クラッシュによって破壊される。このクラッシュは、トカマクのエッジ局在モードのような特性を伴い、複数のプラズマ診断装置で観測され、対応するクラッシュ振幅と周波数はプラズマ圧力とともに変化する。輸送障壁がプラズマ閉じ込めに与える影響は、増加したコア プロファイルを通じて見ることができ、これらの配位における蓄積ダイア磁性エネルギーの約10%の全体的な増加の原因である可能性がある。プラズマ加熱が終了した後、閉じ込めが劣化した状態への逆遷移も観測された。これらの観測は、低シアW7-Xにおける配位誘起の高閉じ込めモードを示唆している。この研究は、異なる磁気配位に対するこの輸送障壁の発生と、内部磁気島との関係に焦点を当てている。

装置

wendelstein-7x高精度(タイトル一致)

wiki

Transport barrierW7-XElectron transport

AIによる論文要約

W7-Xの内部島に近い高閉じ込め配位における電子輸送障壁
JAこの論文は、W7-Xのような低磁気シアーステラレータの高性能運転に興味のある核融合研究者や大学院生に特に有益です。プラズマ閉じ込めの物理メカニズムの理解を深めることができます。#W7-X #ステラレータ #電子輸送障壁 #高閉じ込めモード
LLM向け: {'Title': '電子輸送障壁と内部島近傍におけるW7-Xの高閉じ込め', 'Author(s)': '不明', 'Research Objective':…

この論文は、W7-Xステラレータの低磁気シアー配位において、プラズマ境界近くの内部磁気島の位置変化が電子温度ペデスタルの形成と高閉じ込めモードの発現に及ぼす影響について報告しています。内部島がセパラトリクスに近づくと、プラズマ加熱中にペデスタルが形成され、閉じ込めが改善されることが示されています。この高閉じ込めモードは加熱停止後に劣化することも明らかにされています。

Electron transport barrier and high confinement in configurations with internal islands close to the plasma edge of W7-X
ENThis paper is of interest to fusion researchers and engineers working on stellarator design and optimization, as it provides insights into the role of magnetic island configurations in achieving high-confinement plasma regimes.#W7X #Stellarator #PlasmaConfinement #MagneticIslands #TransportBarrier
LLM向け: {'Title': 'Electron transport barrier and high confinement in configurations wit…

This paper investigates the impact of magnetic island configurations on plasma confinement in the Wendelstein 7-X (W7-X) stellarator. The study found that configurations with internal islands close to the plasma edge can create an electron temperature pedestal, indicating a transport barrier. This barrier leads to improved plasma confinement, as seen in the increased core plasma temperature and stored energy. The transport barrier is affected by changes in plasma heating and can be broken by periodic crashes, similar to edge-localized modes in tokamaks.

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