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Dust studies in DIII-D and TEXTOR

D.L. Rudakov, A. Litnovsky, W.P. West, J.H. Yu, J.A. Boedo, B.D. Bray, S. Brezinsek, N.H. Brooks, M.E. Fenstermacher, M. Groth2009年被引用 65Nuclear FusionIF 3出版社

Studies of naturally occurring and artificially introduced carbon dust are conducted in DIII-D and TEXTOR. In DIII-D, dust does not present operational concerns except immediately after entry vents. Submicrometre sized dust is routinely observed using Mie scattering from a Nd : Yag laser. The source is strongly correlated with the presence of type I edge localized modes (ELMs). Larger size (0.005–1 mm diameter) dust is observed by optical imaging, showing elevated dust levels after entry vents. Inverse dependence of the dust velocity on the inferred dust size is found from the imaging data. Heating of the dust particles by the neutral beam injection (NBI) and acceleration of dust particles by the plasma flows are observed. Energetic plasma disruptions produce significant amounts of dust; on the other hand, large flakes or debris falling into the plasma may induce a disruption. Migration of pre-characterized carbon dust is studied in DIII-D and TEXTOR by introducing micrometre-size particles into plasma discharges. In DIII-D, a sample holder filled with 30–40 mg of dust is inserted in the lower divertor and exposed, via sweeping of the strike points, to the diverted plasma flux of high-power ELMing H-mode discharges. After a brief dwell (∼0.1 s) of the outer strike point on the sample holder, part of the dust penetrates into the core plasma, raising the core carbon density by a factor of 2–3 and resulting in a twofold increase in the radiated power. In TEXTOR, instrumented dust holders with 1–45 mg of dust are exposed in the scrape-off-layer 0–2 cm radially outside of the last closed flux surface in discharges heated with 1.4 MW of NBI. Launched in this configuration, the dust perturbed the edge plasma, as evidenced by a moderate increase in the edge carbon content, but did not penetrate into the core plasma.

日本語訳

DIII-DおよびTEXTORにおいて、自然発生および人為的に導入された炭素ダストの研究が実施されている。DIII-Dでは、ダストは進入直後を除いて運転上の懸念とはならない。サブミクロンサイズのダストは、Nd:YAGレーザーを用いたミー散乱により日常的に観測されている。その発生源は、I型ELMの存在と強く相関している。より大きなサイズ(0.005〜1 mm径)のダストは、光学イメージングにより観測され、進入後にダストレベルの上昇が示されている。イメージングデータから、ダストの推定サイズに対する速度の逆依存性が見出されている。中性粒子ビーム入射(NBI)によるダスト粒子の加熱と、プラズマ流によるダスト粒子の加速が観測されている。高エネルギープラズマ崩壊は相当量のダストを生成するが、逆に大きなフレークやデブリがプラズマ中に落下すると崩壊を誘発する可能性がある。事前に特性評価された炭素ダストの移行が、DIII-DおよびTEXTORにおいて、マイクロメートルサイズの粒子をプラズマ放電中に導入することによって研究されている。DIII-Dでは、30〜40 mgのダストを充填した試料ホルダーが下部ダイバータに挿入され、ストライク点のスイープにより、高パワーのELMを伴うHモード放電のダイバータプラズマ流に曝露された。試料ホルダー上の外側ストライク点での短時間滞留(約0.1秒)後、ダストの一部はコアプラズマ中に浸透し、コア炭素密度が2〜3倍に上昇し、その結果放射パワーが2倍に増加した。TEXTORでは、1〜45 mgのダストを充填した計装試料ホルダーが、最後の閉磁気面から径方向に0〜2 cm外側のスクレイプオフ層において、1.4 MWのNBI加熱を伴う放電中に曝露された。この構成で投入されたダストは、エッジプラズマを擾乱し、エッジ炭素含有量の適度な増加が観証されたが、コアプラズマへの浸透は見られなかった。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)textor高精度(タイトル一致)

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DIII-DTEXTOR
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