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Experimental demonstration of RF-induced particle flux reduction using a toroidally localized electrode in a divertor-leg-like plasma

Ryuya Ikezoe, Wooran Fumikawa, Takumi Onchi, Kazuaki Hanada, Makoto Hasegawa, Hiroshi Idei, Takeshi Ido, Toshiki Kinoshita, Yoshihiko Nagashima, Yi Peng2026年6月Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

Radio-frequency (RF) modification of edge plasma transport provides a potential pathway for active control of particle and heat fluxes in magnetically confined plasmas. In this study, we experimentally demonstrate RF-induced transport modification in a toroidal open-field-line plasma produced in QUEST, using a toroidally localized electrode to generate transverse RF electric fields in a divertor-leg-like region. Application of RF fields with amplitudes of approximately 100 V cm results in a significant reduction in particle flux to the divertor target, achieving up to a 25% decrease in the total flux. The flux reduction rate is found to scale with the square of the applied RF electric field, consistent with the formation of an effective ponderomotive potential. Quantitative agreement with an analytical model further indicates that RF-induced modification of the parallel force balance plays a dominant role in the observed transport changes. These results demonstrate that RF-induced forces can provide a dynamically tunable mechanism for controlling parallel transport and mitigating divertor particle fluxes, thereby establishing RF-based transport control as an actively tunable approach and a promising concept for next-generation divertor systems in future fusion devices.

日本語訳

高周波(RF)による周辺プラズマ輸送の改変は、磁場閉じ込めプラズマにおける粒子および熱フラックスの能動制御の潜在的な経路を提供する。本研究では、ダイバータ脚部様領域に横方向RF電場を生成するためにトロイダル方向に局在した電極を用いて、QUESTにおいて生成されたトロイダル開磁力線プラズマにおけるRF誘起輸送改変を実験的に実証する。振幅が約100 V cmのRF電場の印加により、ダイバータターゲットへの粒子フラックスが有意に減少し、全フラックスにおいて最大25%の減少が達成された。フラックス低減率は印加RF電場の二乗に比例することが見出され、これは有効ポンデロモーティブポテンシャルの形成と整合する。解析モデルとの定量的一致は、平行力平衡のRF誘起改変が観測された輸送変化において支配的な役割を果たすことをさらに示している。これらの結果は、RF誘起力が平行輸送の制御とダイバータ粒子フラックスの緩和のための動的に調整可能な機構を提供し得ることを実証しており、それによりRFベースの輸送制御が能動的に調整可能なアプローチとして確立され、将来の核融合装置における次世代ダイバータシステムの有望な概念となる。

装置

quest高精度(AI判定)

wiki

Divertor

AIによる論文要約

ダイバータレッグ様プラズマにおけるトロイダル局所電極を用いたRF誘起粒子束低減の実験的実証
JA核融合研究に携わる研究者、学生、特にダイバータ設計やプラズマ制御に関心のある方。RFによる能動的輸送制御の実証例として有益。#核融合 #高周波 #ダイバータ #プラズマ制御 #QUEST
LLM向け: {"Title": "RF場によるダイバータ粒子束低減の実験的実証", "Authors": "Not specified", "Research Object…

磁気閉じ込め核融合プラズマでは、ダイバータへの粒子・熱流束の制御が重要な課題です。本研究では、QUEST装置のダイバータレッグ様領域にトロイダル方向に局在した電極を設置し、高周波電界を印加することでプラズマ輸送を能動的に変更できることを実験的に示しました。振幅約100 V/cmのRF電界により、ダイバータターゲットへの粒子束が最大25%減少しました。この減少率は印加RF電界の二乗に比例し、ポンデロモーティブポテンシャルの形成と一致します。解析モデルとの定量的な一致から、RF誘起力が平行力バランスを変更することが主なメカニズムであると結論づけられました。この結果は、RFを用いた動的制御可能なダイバータ輸送制御の新しい可能性を示しています。

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