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Fuel retention in impurity seeded discharges in JET after Be evaporation

S. Brezinsek, T. Loarer, K. Krieger, S. Jachmich, M. Tsalas, I. Coffey, H.G. Esser, T. Eich, W. Fundamenski, C. Giroud2011年被引用 16Nuclear FusionIF 3出版社

Preparatory experiments for the ITER-Like Wall in JET were carried out to simulate the massive Be first wall by a thin Be layer, induced by evaporation of about 2.0 g Be, and to study its impact on fuel retention and divertor radiation with reduced C content and N seeding. Residual gas analysis reveals a reduction of hydrocarbons by one order of magnitude and of O by a factor of 5 in the partial pressure owing to the evaporation. The evolution of wall conditions, impurity fluxes and divertor radiation have been studied in ELMy H-mode plasmas (Bt = 2.7 T, Ip = 2.5 MA, Paux = 16 MW) whereas a non-seeded reference discharge was executed prior to the evaporation.The in situ measured Be flux at the midplane increased by about a factor of 40 whereas the C flux decreased by ∼50% in the limiter phase of the first discharge with respect to the reference, but erosion of the Be layer and partial coverage with C takes place quickly. To make best use of the protective Be layer, only the first four discharges were employed for a gas balance analysis providing a D retention rate of 1.94 × 1021 D s−1 which is comparable to rates with C walls. But the Be evaporation provides a non-saturated surface with respect to D and short term retention is not negligible in the balance; the measured retention is overestimated with respect to steady-state conditions like that of the ILW. Moreover, C was only moderately reduced and co-deposition of fuel with eroded Be and C occurs.The lower C content leads to a minor reduction in divertor radiation as the reference phase prior to seeding indicates. N adds to the radiation of D and the remaining C, and the N content rises due to the legacy effect which has been quantified by gas balance to be 30% of the injected N. C radiation increases with exposure time, and both contributors cause an increase in the radiated fraction in the divertor from 50% to 70%. The radiation pattern suggests that N dominates the increase in the first discharges though C is still the dominating radiator. Therefore, the validity of a proxy of the Be first wall by a thin Be layer is limited and restricted to plasma operation directly after the Be evaporation.

日本語訳

JETにおけるITER-Like Wallの予備実験は、約2.0 gのBe蒸発によって誘起される薄いBe層により巨大なBe第一壁を模擬し、C含有量の低減とNシーディングを伴う燃料保持とダイバータ放射に対するその影響を研究するために実施された。残留ガス分析により、蒸発による分圧の低下として、炭化水素が一桁、Oが5倍減少することが明らかになった。ELMy Hモードプラズマ(Bt = 2.7 T、Ip = 2.5 MA、Paux = 16 MW)において、壁状態、不純物フラックス、ダイバータ放射の進展が研究された一方、蒸発前に非シーディングの参照放電が実施された。最初の放電では、参照と比較して、中平面でのin situ測定によるBeフラックスは約40倍増加したのに対し、Cフラックスはリミター相で約50%減少した。しかし、Be層の侵食とCによる部分的な被覆が急速に進行する。保護的なBe層を最大限に活用するため、最初の4回の放電のみがガスバランス解析に使用され、D保持率は1.94 × 10^21 D s^-1と算出された。これはC壁での保持率に匹敵する。しかし、Be蒸発はDに対して非飽和の表面を提供するため、短期的な保持はバランスにおいて無視できず、測定された保持率は定常状態の条件(ILWと同様)に対して過大評価されている。さらに、Cは中程度にしか減少せず、侵食されたBeとCによる共堆積が発生する。C含有量の低下により、シーディング前の参照相と比較してダイバータ放射の低減が僅かに生じる。NはDおよび残留Cの放射に寄与し、N含有量はガスバランスにより定量化され、注入Nの30%が残留する。C放射は露光時間とともに増加し、両者の寄与によりダイバータ放射割合は50%から70%へ増加する。放射パターンは、最初の放電ではNが増加の主因であることを示唆するが、Cが依然として主要な放射体である。したがって、薄いBe層によるBe第一壁の模擬の有効性は限定的であり、Be蒸発直後のプラズマ運転にのみ適用可能である。

装置

jet高精度(タイトル一致)iter中精度(概要文一致)

wiki

JETImpurity
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