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Improved confinement with internal electron transport barriers in RFX-mod

L. Carraro, A. Alfier, F. Bonomo, A. Fassina, M. Gobbin, R. Lorenzini, P. Piovesan, M.E. Puiatti, G. Spizzo, D. Terranova2009年被引用 22Nuclear FusionIF 3出版社

RFX-mod reliably operates at 1.5 MA, the highest current ever achieved on a reversed field pinch device thanks to the the feedback control on multiple magnetohydrodynamic modes.In these high current discharges magnetic topology spontaneously self-organizes in an Ohmic helical symmetry, the quasi single helicity (QSH) state, in which the magnetic dynamics is dominated by the innermost resonant mode, with the new magnetic axis helically twisting around the geometrical axis of the torus.Inside the helical structure energy confinement is enhanced and electron temperatures exceeding 1 keV are measured, with steep gradients, which identify an internal transport barrier. Separatrix expulsion and symmetric electron temperature profiles with high gradients are obtained for ratios between the dominant mode and total B above about 4%. The measured electron temperature peak involves a large fraction of the plasma cross section, corresponding to an improvement in the global electron energy confinement up to a factor 2. The steep temperature profiles obtained in QSH conditions correspond to an electron thermal diffusivity reduced by more than one order of magnitude.Perturbative experiments (pellets and impurity laser blow off injections) have been performed to study particle confinement inside and outside the thermal island. Inside the helical structure experimental evidence of main gas confinement increase has been obtained, while for impurities there is no evidence of confinement increase.

日本語訳

RFX-modは、複数の磁気流体力学モードに対するフィードバック制御により、逆転磁場ピンチ装置で達成された最高電流である1.5 MAで確実に運転される。これらの高電流放電において、磁気トポロジーは自発的にオーミックヘリカル対称性、すなわち準単一ヘリシティ(QSH)状態に自己組織化し、この状態では磁気ダイナミクスが最も内側の共鳴モードによって支配され、新しい磁気軸がトーラスの幾何学的軸の周りをヘリカルにねじれる。ヘリカル構造内部ではエネルギー閉じ込めが向上し、急峻な勾配を伴う1 keVを超える電子温度が測定され、これは内部輸送障壁を同定するものである。支配モードと全Bとの比が約4%以上の場合、セパラトリックス排出と高い勾配を伴う対称な電子温度プロファイルが得られる。測定された電子温度ピークはプラズマ断面の大きな割合を占め、全球電子エネルギー閉じ込めの最大2倍の改善に相当する。QSH条件で得られた急峻な温度プロファイルは、電子熱拡散率が1桁以上低減したことに相当する。摂動実験(ペレットおよび不純物レーザーブローオフ注入)が、熱島の内部と外部での粒子閉じ込めを研究するために実施された。ヘリカル構造内部では、主ガスの閉じ込め増加の実験的証拠が得られたが、不純物については閉じ込め増加の証拠はない。

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Transport barrierRFXElectron transportImproved confinement
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