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Ultrahigh neutral pressures in the sub-divertor of the Large Helical Device

U. Wenzel, G. Motojima, M. Kobayashi, M. Goto, Y. Hayashi, S. Masuzaki, G. Kawamura, B. Jagielski, V. Haak2024年Nuclear FusionIF 3出版社

In the Large Helical Device (LHD) a low temperature mode (LTM) of the helical divertor was discovered. It combines particle detachment and very large sub-divertor pressures up to 1.4 Pa. During the LTM, the electron temperature in the divertor was in the range from 0.25 to 0.42 eV so that volume recombination occurred. This result is remarkable because in the stellarators LHD and Wendelstein 7-X only low sub-divertor pressures (0.03–0.3 Pa) were expected and measured up to now due the loss of pressure conservation along flux tubes by an enhanced cross-field transport. It demonstrates that the more complex, three-dimensional divertors of stellarators can achieve a similar performance with respect to particle exhaust and detachment like the geometrically simpler poloidal divertors in tokamaks even if the favorable effect of flux amplification is absent. The LTM of the helical divertor depends, however, on the magnetic configuration, i.e. on geometry. It was only observed in the inward shifted configuration with  m, but not in the more frequently studied configuration with  m. A nuclear fusion reactor based on the heliotron concept (DEMO) would benefit from the LTM by the very compact divertor configuration and the excellent performance.

日本語訳

大型ヘリカル装置(LHD)において、ヘリカルダイバータの低温モード(LTM)が発見された。それは粒子デタッチメントと、最大1.4 Paに達する非常に大きなサブダイバータ圧力を兼ね備えている。LTM中、ダイバータ内の電子温度は0.25~0.42 eVの範囲にあり、その結果、体積再結合が発生した。この結果は注目に値する。なぜなら、ステラレータLHDとWendelstein 7-Xでは、これまで、増強された磁場横断輸送による磁束管に沿った圧力保存の喪失のため、低いサブダイバータ圧力(0.03~0.3 Pa)のみが予想され、測定されてきたからである。これは、ステラレータのより複雑な三次元ダイバータが、磁束増幅の好ましい効果がなくても、粒子排気とデタッチメントに関して、トカマクにおける幾何学的に単純なポロイダルダイバータと同様の性能を達成できることを実証している。しかしながら、ヘリカルダイバータのLTMは磁気配位、すなわち幾何学的形状に依存する。それは、 mの内側シフト配位でのみ観測され、より頻繁に研究される mの配位では観測されなかった。ヘリオトロン概念に基づく核融合炉(DEMO)は、非常にコンパクトなダイバータ配位と優れた性能により、LTMから恩恵を受けるだろう。

装置

lhd高精度(タイトル一致)wendelstein-7x中精度(概要文一致)

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DivertorHelical device
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