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Observation of ablation and acceleration of impurity pellets in the presence of energetic ions in the CHS heliotron/torsatron

S. Morita, Y. Shirai, M. Goto, Y. Nakamura, H. Idei, M. Isobe, S. Kubo, K. Matsuoka, T. Minami, S. Nishimura2002年被引用 22Nuclear FusionIF 3出版社

Hydrocarbon pellets were injected into NBI and ECH plasmas of the Compact Helical System (CHS) heliotron/torsatron. The ablation of the pellet was observed from horizontal and vertical directions using two CCD cameras, and the velocities of the pellet during ablation were measured with an 11 channel fan array. It was observed that the pellet trajectory was strongly curved in NBI cases, whereas in ECH cases it was straight. When the toroidal direction of the tangential NBI was changed from clockwise to counter-clockwise, the direction of the curved trajectory completely changed. For the first time, it was also found that the pellet was accelerated during the ablation, for example from 270 to 600 m/s. The ablation of the pellet is simulated for the case with fast ions from NBI (40 keV). The results strongly support the idea that the pellet can be mainly ablated by collisions with fast ions. As a result, it is found that the pellet is accelerated by a jet of the ablation cloud resulting from one-side heating due to the toroidally circulating fast ions.

日本語訳

水素ペレットを、コンパクトヘリカルシステム(CHS)ヘリオトロン/トルサトロンのNBIおよびECHプラズマ中に入射した。ペレットのアブレーションを2台のCCDカメラを用いて水平方向および垂直方向から観測し、アブレーション中のペレット速度を11チャンネルのファンアレイにより測定した。NBIの場合にはペレットの軌道が強く湾曲するのに対し、ECHの場合には直線的であることが観測された。接線方向NBIのトロイダル方向を時計回りから反時計回りに変更すると、湾曲した軌道の方向が完全に変化した。また、アブレーション中にペレットが加速されること、例えば270 m/sから600 m/sへ加速されることが初めて見出された。NBIからの高速イオン(40 keV)を伴う場合について、ペレットのアブレーションをシミュレーションした。その結果は、ペレットが主に高速イオンとの衝突によってアブレーションされ得るという考えを強く支持するものである。その結果、トロイダル方向に循環する高速イオンによる片側加熱に起因するアブレーション雲のジェットによって、ペレットが加速されることが見出された。

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ImpurityEnergetic ionHeliotronAblationCompact Helical System
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