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Pellet ablation and mass deposition in FTU: analysis of vertical and low field side injection experiments

D. Terranova, L. Garzotti, B. Pégourié, H. Nehme, D. Frigione, S. Martini, E. Giovannozzi, O. Tudisco2007年被引用 9Nuclear FusionIF 3出版社

Pellet injection is considered the most promising technique to fuel ITER plasmas. However, standard low field side (LFS) pellet injection seems inadequate for an efficient fuelling of the plasma core because it is too demanding in terms of injection velocity. Alternative configurations, as injection from the high field side (HFS) or vertically from the top of the machine (VHFS) are technologically less demanding due to a drift of the ablated material down the magnetic field gradient, which helps its penetration. In the past year LFS and VHFS pellet injection experiments have been performed on the Frascati Tokamak Upgrade (FTU: BT = 8 T, Ip = 1.5 MA, R = 93.5 cm, a = 30 cm), a circular cross-section device with a molybdenum toroidal limiter located on the HFS. The rationale of these experiments was to study the advantages of VHFS injection in a high toroidal field machine, where the value of BT can be considered as representative of that in ITER. The results demonstrate that the main advantage of VHFS injection (with respect to LFS) is that it allows one to obtain the same post-pellet density profile with an injection speed 2–3 times lower than that required in the case of LFS injection. However no significant displacement of the ablated material was observed, possibly due to the small value of the ∇ B-induced drift in these ohmic, low β plasmas. The experimental measurements were compared to the predictions of the drift model (Pégourié B. et al2007 Nucl. Fusion47 44) showing a reasonable agreement in both the magnitude of the drift and the main features of the line integrated density during pellet ablution.

日本語訳

ペレット入射は、ITERプラズマを燃料補給するための最も有望な技術と考えられている。しかし、標準的な低磁場側(LFS)ペレット入射は、入射速度の点で要求が厳しすぎるため、プラズマコアの効率的な燃料補給には不十分と思われる。代替構成として、高磁場側(HFS)からの入射や、装置上部から垂直方向への入射(VHFS)は、アブレーションされた物質が磁場勾配に沿って下方へドリフトし、その浸透を助けるため、技術的に要求が少ない。過去1年間に、LFSおよびVHFSペレット入射実験が、フラスカティ・トカマク・アップグレード(FTU: BT = 8 T, Ip = 1.5 MA, R = 93.5 cm, a = 30 cm)で実施された。これは、HFSにモリブデン製トロイダルリミターを備えた円形断面の装置である。これらの実験の論拠は、BTの値がITERの代表値と見なせる高トロイダル磁場装置におけるVHFS入射の利点を研究することであった。結果は、VHFS入射の主な利点(LFSと比較して)が、LFS入射の場合に必要な入射速度の2~3倍低い速度で同じペレット後密度分布を得られることであることを示している。しかし、アブレーションされた物質の有意な変位は観察されず、おそらくこれらのオーミックで低βプラズマにおける∇B誘起ドリフトが小さいためである。実験測定値は、ドリフトモデル(Pégourié B. et al 2007 Nucl. Fusion 47 44)の予測と比較され、ドリフトの大きさとペレットアブレーション中の線積分密度の主な特徴の両方において合理的な一致を示した。

装置

iter低精度(概要文一致)

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AblationFTUPellet ablation
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