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Macroscopic stability of high β MAST plasmas

I.T. Chapman, W.A. Cooper, J.P. Graves, M.P. Gryaznevich, R.J. Hastie, T.C. Hender, D.F. Howell, M.-D. Hua, G.T.A. Huysmans, D.L. Keeling2011年被引用 40Nuclear FusionIF 3出版社

The high-beta capability of the spherical tokamak, coupled with a suite of world-leading diagnostics on MAST, has facilitated significant improvements in the understanding of performance-limiting core instabilities in high performance plasmas. For instance, the newly installed motional Stark effect diagnostic, with radial resolution <25 mm, has enabled detailed study of saturated long-lived modes in hybrid scenarios. Similarly, the upgraded Thomson scattering system, with radial resolution <10 mm and the possibility of temporal resolution of 1 µs, has allowed detailed analysis of the density and temperature profiles during transient activity in the plasma, such as at a sawtooth crash. High resolution charge exchange recombination spectroscopy provided measurement of rotation braking induced by both applied magnetic fields and by magnetohydrodynamic (MHD) instabilities, allowing tests of neoclassical toroidal viscosity theory predictions. Finally, MAST is also equipped with internal and external coils that allow non-axisymmetric fields to be applied for active MHD spectroscopy of instabilities near the no-wall beta limit. MAST has been able to operate above the pressure at which the resonant field amplification is observed to strongly increase. In order to access such high pressures, the resistive wall mode must be damped, and so numerical modelling has focused on assessing the kinetic damping of the mode and its nonlinear interaction with other instabilities. The enhanced understanding of the physical mechanisms driving deleterious MHD activity given by these leading-edge capabilities has provided guidance to optimize operating scenarios for improved plasma performance.

日本語訳

球状トカマクの高ベータ性能は、MASTにおける世界最先端の診断装置群と組み合わせることで、高性能プラズマにおける性能を制限するコア不安定性の理解において大きな進展をもたらした。例えば、新たに設置されたモットル効果診断装置(空間分解能25 mm未満)により、ハイブリッドモードにおける飽和した長寿命モードの詳細な研究が可能となった。同様に、空間分解能10 mm未満かつ時間分解能1 µsの可能性を備えた改良型トムソン散乱システムにより、鋸歯状波クラッシュなどの過渡的活動中の密度・温度プロファイルの詳細な解析が可能となった。高分解能荷電交換再結合分光法は、印加磁場と磁気流体力学(MHD)不安定性の両方によって誘起される回転制動の測定を提供し、新古典トロイダル粘性理論の予測を検証することを可能にした。さらに、MASTは内部コイルと外部コイルの両方を備えており、無ベータ限界近傍の不安定性に対する能動MHD分光のための非軸対称磁場の印加が可能である。MASTは、共鳴磁場摂動の強い増幅が観測される圧力を超えて運転することが可能であった。このような高圧力状態に到達するには、抵抗性壁モードの減衰が必要であり、そのため数値シミュレーションはモードの運動論的減衰と他の不安定性との非線形相互作用の評価に焦点を当ててきた。これらの最先端の能力によって得られた、有害なMHD活動を駆動する物理メカニズムの理解の進展は、プラズマ性能を最適化するための運転シナリオの指針を提供している。

装置

mast高精度(タイトル一致)

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MAST
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